NR/EPDMd/SiO2 エラストマーコンパウンド:シリカ補強メカニズムに関する機械的、微細構造的、界面的洞察
NR/EPDMd/SiO2 elastomeric compounds: mechanical, microstructural and interfacial insights into a silica reinforcement mechanism
本研究は、リサイクルエラストマーにおける未加硫ゴム(NR)と脱硫EPDM(EPDMd)の配合、特にシリカフィラー存在下での微細構造レベルでの影響を調査した。EPDMd含有量(0~60 phr)がNRベースブレンドの機械的・微細構造的挙動に与える影響を、シリカの有無で評価した。結果として、EPDMd含有量を50 phrまで増やすと、ヤング率と硬度が徐々に上昇し、引張強度と破断伸度は維持された。しかし、60 phrを超えると、相不適合と凝集体の形成により機械的特性が急激に低下した。シリカは補強剤および形態調整剤として機能し、凝集体封入メカニズムを通じて、高EPDMd配合における modulus、硬度を増加させ、強度を向上させた。FTIR-ATR分析では、界面接着とフィラー・マトリックス相互作用を支配するステアリン酸亜鉛の顕著な表面移動が明らかになり、SEMは高EPDMd含有量での微細凝集体と微小空洞の形成を確認した。持続可能で多機能なエラストマーの設計基準として、引張強度11.83 MPa、破断伸度635%、ショアA硬度58を示す、15 phrシリカ、50 phr EPDMd/NRブレンドが、構造的および土木工学的用途に適していることが示された。
- 未加硫NRと脱硫EPDM(EPDMd)のブレンドをシリカ存在下で評価し、EPDMd 0~60 phrの影響を機械的・微細構造的に調査した研究
- EPDMd 50 phrまで増量するとヤング率と硬度が徐々に上昇し、引張強度と破断伸度は維持されたが、60 phr超では相不適合と凝集体形成により機械的特性が急激に低下
- シリカが補強剤かつ形態調整剤として機能し、凝集体封入メカニズムを通じて高EPDMd配合での modulus・硬度・強度を向上
- FTIR-ATR分析でステアリン酸亜鉛の顕著な表面移動が確認され、界面接着とフィラー・マトリックス相互作用を支配していることが示された
- SEM観察により高EPDMd含有量での微細凝集体と微小空洞の形成が確認された
- シリカ15 phr・EPDMd/NR 50 phrブレンドが引張強度11.83 MPa、破断伸度635%、ショアA硬度58を示し、構造的・土木工学的用途に適すると提示された
リサイクル由来の脱硫EPDMと未加硫NRをシリカで複合化する材料設計の研究で、EPDMd 50 phr・シリカ15 phrで引張強度11.83 MPa、破断伸度635%、ショアA硬度58という物性を実現し、60 phr超では相不適合で急落するという明確な配合上限を示した点が実務的。廃ゴム再生材の高付加価値化はタイヤ・建材・土木向けエラストマー企業の原料コストとリサイクル規制対応に直結しうるが、ラボ段階の配合知見であり事業化・量産検証の情報はなく、投資判断には材料メーカーの実装状況やスケールアップの続報待ちと見る。