화학공학소재연구정보센터
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Polymer(Korea), Vol.23, No.6, 902-908, November, 1999
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화학적 처리에 의한 카본블랙의 표면특성 변화 및 칸본블랙/고무 복합재료의 열안정성에 미치는 영향
Influence of Chemical Treatments on the Surface Properties of Carbon Blacks and on the Thermal Stability of Carbon Black/Rubber Composites
박수진†, 김정순, 이재락
  • 한국화학연구소 화학소재연구부
Soo-Jin Park†, Jeong-Soon Kim, and Jea-Rock Lee
  • Advanced Materials Divsion, Korea Research Institute of Chemical Technology, P.O. Box 107, Yusong, Taejon 305-600, Korea
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초록
본 연구에서는 화학적 표면처리에 따른 카본블랙/고무 복합재료의 열안정성을 승온 TGA 분석결과를 사용하여 열분해 개시 온도(initial decomposition temperature, IDT), 최대 중량 감소 시의 온도 (temperature of maximum rate of weight loss, Tmax), 적분 열분해 진행온도(intergral procedural decomposition temperature, IPDT) 열분해 온도 구간 (decomposition temperature range)그리고 분해 활성화 에너지 (Ea)등을 통하여 고찰하였다. 카본블랙의 표면 성질의 분석은 pH, 표면 산 및 염기도, BET 및 BJH 비표면적 그리고 TEM 등의 방법을 이용하여 분석하여 표면처리 전 후의 물리적 성질의 변화에 대하여 연구하였다. 그 결과로서, 산-염기 상호반응에 의한 각각의 표면처리는 카본블랙 표면의 물리적 성질 변화를 크게 가져오며, 특히 카본블랙/고무 복합재료의 열안정성의 변화는 카본블랙의 비표면적에 크게 의존함을 알 수 있었다. 분해 속도론적 고찰을 위한 Horowitz-Metzger 식으로부터 구한 분해 활성화 에너지는 산성 표면처리시 감소하였다. 이는 열분해 온도구간에서 산성처리된 카본 블랙의 빠른 분해속도에 기인한 것으로 사료된다.
In this work, the effect of chemical treatment of carbon black on the thermal stability, including initial decomposition temperature(IDT), temperature of mazimum rate of weight loss (Tmax), integral procedural decomposition temperature(IPDT), decomposition temperature range, and decomposition activation energy (Ea), had been studied in terms of dynamic TGA. The pH, acid and base values, BET''s and BJH''s specific surface areas, and TEM analysis were also studied for the surface property changes before and after chemical treatled to a significant physical change of carbon black surfaces. Especially the thermal stability of carbon black/rubber composites was greatly depended on the specific surface areas of the carbon blacks. The activation energy obtained from the Horowitz-Metzger equation for the decomposition rate decreased with increasing the thermooxidation of acidic surface treatment. This was due to the fast decomposition rate of decomposition temperature range of the acidified carbon black.
Keywords:thermal stability;surface properties;carbon black;chemical treatment
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