革新的なタイヤゴム材料創製に不可欠なゴム-炭素界面の詳細な化学構造解析

橡胶-碳界面的详细化学结构分析，对于创造创新轮胎橡胶材料至关重要

• 批准号: 19K05180
• 负责人: 干川 康人
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05180/
• 关键词: バウンドラバー; カーボンブラック; タイヤ; CVD; アルミナナノ粒子; ゴム; 炭素被覆無機ナノ粒子; 化学気相蒸着法

カーボンブラック(CB)をゴムと複合化すると“バウンドラバー”が形成され、ゴムの機械的強度が大幅に増強される。近年のタイヤゴム開発では、特にゴム-フィラー間における化学結合が機能性発現に重要であり、ゴム-炭素界面の化学構造制御が革新的なゴム材料創製に必要不可欠である。しかしながらゴム-炭素界面の領域はごく僅かで解析困難であるため、ゴム高分子が炭素表面とどのように結合し、その結合量がどの程度あるのかといった基本的な構造自体が分かっていない。そこで本研究では、CBに似たストラクチャーを持つアルミナナノ粒子表面にグラフェン１，２層分の炭素膜を被覆したモデルフィラー（C-ANPs）を作製し、これを用いることでゴム-フィラー界面の詳細構造の解析を試みた。異なるCVD条件とその後の熱処理条件により、表面化学性状の異なる炭素膜を被覆したC-ANPsを作製し、これらをスチレン-ブタジエンゴム(SBR)と混錬し複合化した。その後、トルエン溶媒を用いたオートクレーブ処理により、ゴム-フィラー界面に存在するバウンドラバー(界面バウンドラバー)以外のゴム成分を除去し、熱重量分析で定量したところ、界面バウンドラバーはC-ANPsの水素末端エッジサイト数に比例して増加する化学結合成分と、水素量に関係なくフィラー表面に結合する物理吸着成分に分けられ、更に化学結合成分は水素量が一定以上になるとそれ以上増加しない閾値があることが明らかになった。また、示差走査熱量測定から、界面バウンドラバーは通常のSBRと異なる熱的物性(Tgの消失あるいは大幅な高温シフト)を持つことも確認された。

カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク (CB) を ゴ ム composite と す る と "バ ウ ン ド ラ バ ー" が form さ れ, ゴ ム の mechanical strength が に sharply raised strong さ れ る. Recent の タ イ ヤ ゴ ム open 発 で は, に ゴ ム - フ ィ ラ ー between に お け る chemical combination が functional 発 に now important で あ り, ゴ ム - carbon interface の chemical structure suppression が innovative な ゴ ム material created に need not owe で あ る. し か し な が ら ゴ ム - carbon interface の field は ご く only か で parsing difficult で あ る た め, ゴ ム polymer が carbon surface と ど の よ う に し, そ の combining quantity が ど の degree あ る の か と い っ た basic な tectonic autologous が points か っ て い な い. そ こ で this study で は, CB に た ス ト ラ ク チ ャ ー を hold つ ア ル ミ ナ ナ ノ particle surface に グ ラ フ ェ ン layer 1, 2 points の を carbon membrane covering し た モ デ ル フ ィ ラ ー を (C - ANPs) for し, こ れ を with い る こ と で ゴ ム - フ ィ ラ ー interface の detail construction の parsing を try み た. After different な る CVD conditions と そ の の hot 処 bedding conditions に よ り and surface chemical properties の different な る carbon membrane を coating し た C - ANPs を as し, こ れ ら を ス チ レ ン - ブ タ ジ エ ン ゴ ム (SBR) と mix 錬 composite し し た. , after そ の ト ル エ ン solvent を with い た オ ー ト ク レ ー ブ 処 Richard に よ り, ゴ ム - フ ィ ラ ー interface に exist す る バ ウ ン ド ラ バ ー (interface バ ウ ン ド ラ バ ー) outside の ゴ ム composition を remove し, thermogravimetric analysis で quantitative し た と こ ろ, interface バ ウ ン ド ラ バ ー は C - ANPs の water element end エ ッ ジ サ イ ト number proportion に し て rights す る chemical combination element と, water quantity に masato is な く フ ィ ラ ー surface に combining す る physical sorption composition に け ら れ, more に chemical combination element は water quantity が above a certain に な る と そ れ above rights and し な い threshold numerical が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, differential walkthrough calorimetry か ら, interface バ ウ ン ド ラ バ ー は usually の SBR と different な る hot property (Tg の disappear あ る い は な high temperature sharply シ フ ト) を hold つ こ と も confirm さ れ た.

项目成果

炭素被覆ナノポーラスセラミックスのナノ多孔性電極としての応用

碳包覆纳米多孔陶瓷作为纳米多孔电极的应用

• 发表时间: 2019
• 作者: 丸山 みさき・吉田 愛州加・大谷 政孝;干川康人
• 通讯作者: 干川康人

ハイブリッドナノ材料の開発と応用

杂化纳米材料的开发及应用

• 发表时间: 2019
• 作者: 小倉宏斗;客野遥,松田和之;真庭豊;干川康人
• 通讯作者: 干川康人

炭素被覆アルミナナノ粒子表面に形成するバウンドラバーの解析

碳包覆氧化铝纳米粒子表面形成的结合橡胶的分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 羽澤萌々子;川口玲;山田浩;干川康人;京谷隆
• 通讯作者: 京谷隆