(57)【要約】本発明は、整列構造のカーボンナノチューブ束を含むゴム複合体組成物及びその製造方法に関し、本発明に係るゴム複合体は、既存のカーボンナノチューブを含むゴム複合体に比べて、カーボンナノチューブ分散性に優れ、ブチルゴム母体内に均一に形成されることで熱伝導率が高くなり、熱伝導率が高くなるにもかかわらず、引張強さ、耐久性などの向上した機械的物性を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整列構造のカーボンナノチューブ束を含む、ゴム複合体組成物。
【請求項２】
前記整列構造のカーボンナノチューブ束は、直径が０．５〜１００μｍであり、長さが１〜１０００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のゴム複合体組成物。
【請求項３】
前記整列構造のカーボンナノチューブ束は、直径が１〜１００ｎｍであり、長さが０．５〜２５００μｍであるカーボンナノチューブストランドが一方向に整列されて形成されるカーボンナノチューブ束であることを特徴とする、請求項１に記載のゴム複合体組成物。
【請求項４】
整列構造のカーボンナノチューブ束と、原料ゴムと、充填剤と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のゴム複合体組成物。
【請求項５】
全組成物に対して、整列構造のカーボンナノチューブ束が０．５〜１０重量％、原料ゴムが４５〜５５重量％及び充填剤が３５〜５０重量％であることを特徴とする、請求項４に記載のゴム複合体組成物。
【請求項６】
前記原料ゴムは、天然ゴム、合成ゴムまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項４に記載のゴム複合体組成物。
【請求項７】
前記充填剤は、カーボンブラック、シリカまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項４に記載のゴム複合体組成物。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のゴム複合体組成物を含む、ブラダー用ゴム複合体。
【請求項９】
整列構造のカーボンナノチューブ束０．５〜１０重量％と、原料ゴム４５〜５５重量％と、充填剤３５〜５０重量％と、を含むゴム複合体組成物を混合する段階と、
混合した前記組成物を分散する段階と、を含む、ゴム複合体の製造方法。
【請求項１０】
前記整列構造のカーボンナノチューブ束は、遷移金属前駆体を還元して製造した触媒金属粒子の存在下で、炭化水素ガスと水素ガスを用いる化学気相蒸着法により合成されることを特徴とする、請求項９に記載のゴム複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを含むゴム複合体組成物及びその製造方法に関し、詳細には、整列構造のカーボンナノチューブ束を含み、熱伝導率、引張強さ及び耐久性が向上した高効率のゴム複合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、ｓｐ2の電子配列を有する、すなわち、一つの炭素原子に隣合う他の三つの炭素原子と結合して、六角形のハニカム状に巻かれた円筒形チューブ形態の物質である。管の直径は、数〜数十ナノメートルに過ぎず、カーボンナノチューブと称するようになった。電気伝導率が銅と類似しており、熱伝導率が自然界で最も優れたダイヤモンドと同様であり、強さが鉄鋼よりも１００倍高い。炭素繊維は、１％だけ変形させても切断される一方、カーボンナノチューブは、１５％が変形されても耐えることができる。
【０００３】
この物質が発見された後、科学者らは、合成と応用に心血を注いで来たが、半導体と平板ディスプレイ、バッテリー、超強力繊維、生体センサー、テレビブラウン管など、カーボンナノチューブを用いた装置が、数えきれないほど開発されている。
【０００４】
また、車両の安全運行とタイヤのコストダウンのために、タイヤのトレッドは、優れた耐磨耗性を有し、摩耗過程で発生する熱の放出が容易である必要がある。
【０００５】
これについて、韓国特許出願第２００５‐００５６６８５号（特許文献１）には、シス‐ポリブタジエンマトリックスにシンジオタクチックポリブタジエンを含有することで、カーボンブラックの使用量を低減して発熱を減少させ、ゴム架橋の際にスルフィド結合以外に炭化水素結合を可能として、低燃費特性及び摩耗特性を向上したトラック／バス用タイヤのトレッド用ゴム組成物の合成方法について記載されている。
【０００６】
また、韓国特許出願第２００５‐００９２５３２号（特許文献２）には、補強剤としてナノクレイを含有するタイヤゴム組成物において、前記クレイのヒドロキシ基と反応する反応性基を有し、且つゴムとの反応が可能な飽和または不飽和鎖の官能基を有するオリゴマー結合剤を含むことを特徴とする引張強さが改善したタイヤ用ゴム組成物について記載されている。
【０００７】
また、韓国特許出願第２００５‐００５０４８７号（特許文献３）には、カーボンナノチューブの分散性を向上させるために、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムを１〜３ｐｈｒ使用することを特徴とする摩耗特性が向上したタイヤトレッドゴム組成物について記載されている。
【０００８】
補強剤としてカーボンナノチューブを添加する場合、引張強さ、弾性係数、耐久性などが大幅に向上することが報告されているが、カーボンナノチューブは、形態学的な特性上、低い密度と比表面積により、飛散の問題とファンデルワールス力によって凝集現象が発生して、ゴムと配合する際に分散性が低下する欠点がある。これを改善するために、界面活性剤、シランカップリング剤などを添加する方法が公知となっているが、熱伝導率と電気伝導率などの物理的特性が著しく減少する問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国特許出願第２００５‐００５６６８５号
【特許文献２】韓国特許出願第２００５‐００９２５３２号
【特許文献３】韓国特許出願第２００５‐００５０４８７号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】S. Chakarabarti, T. Nagasaka, Y. Yoshikawa, L. Pan, Y. Nakayama, 2006, Growth of super long aligned brush-like carbon nanotubes, Japanese Journal of Applied Physics, 45(28) L720-L722
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記のような問題点を解決するための本発明は、カーボンナノチューブの分散性に優れ、且つ熱伝導率、引張強さ及び耐久性が向上したゴム複合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、整列構造のカーボンナノチューブ束を含むゴム複合体組成物を提供する。
【００１３】
この際、整列構造のカーボンナノチューブ束は、直径が０．５〜１００μｍであり、長さが１〜１０００μｍであってもよい。
【００１４】
また、整列構造のカーボンナノチューブ束は、直径が１〜１００ｎｍであり、長さが０．５〜２５００μｍであるカーボンナノチューブストランドが一方向に整列されて形成されるカーボンナノチューブ束であってもよい。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、前記ゴム複合体組成物は、整列構造のカーボンナノチューブ束と、原料ゴムと、充填剤と、を含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、整列構造のカーボンナノチューブ束が０．５〜１０重量％、原料ゴムが４５〜５５重量％及び充填剤が３５〜５０重量％であってもよい。
【００１７】
前記原料ゴムは、天然ゴム、合成ゴムまたはこれらの組み合わせであってもよい。
【００１８】
前記充填剤は、カーボンブラック、シリカまたはこれらの組み合わせであってもよい。
【００１９】
このような本発明に係るゴム複合体組成物を含むブラダー用ゴム複合体は、本発明の範囲に含まれる。
【００２０】
一方、本発明は、整列構造のカーボンナノチューブ束０．５〜１０重量％と、原料ゴム４５〜５５重量％と、充填剤３５〜５０重量％と、を含むゴム複合体組成物を混合する段階と、混合した前記組成物を分散する段階と、を含むゴム複合体の製造方法を提供することができる。
【００２１】
この際、整列構造のカーボンナノチューブ束は、遷移金属前駆体を還元して製造した触媒金属粒子の存在下で、炭化水素ガスと水素ガスを用いる化学気相蒸着法により合成されるゴム複合体の製造方法を含むことができる。
【００２２】
以下、本発明について具体的に詳述する。
【００２３】
本発明において、カーボンナノチューブは、一方向に整列された束形態のカーボンナノチューブであることを特徴とし、本発明では、これを「整列構造のカーボンナノチューブ束」と称する。
【００２４】
本発明者らは、既存のカーボンナノチューブを使用するゴム複合体の場合、カーボンナノチューブの分散性及び方向性に対する限界点を克服するために鋭意研究を重ねた結果、一方向に整列されたカーボンナノチューブ束を使用することにより、既存のカーボンナノチューブが有する分散性及び方向性に対する問題点を解消し、熱伝導率と耐久性を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２５】
本発明は、整列構造のカーボンナノチューブ束を含むゴム複合体組成物を提供する。
【００２６】
本発明の一実施例による前記整列構造のカーボンナノチューブ束の直径は、０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍであり、長さは１〜１０００μｍであることが好適である。
【００２７】
本発明の一実施例による整列構造のカーボンナノチューブ束をなす個別のカーボンナノチューブストランドは、直径が１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜３０ｎｍであり、長さは０．５〜２５００μｍ、好ましくは１〜５００μｍであることが好適である。より好ましくは、カーボンナノチューブ束が一方向に整列されて束をなしたときのカーボンナノチューブ束の直径が１〜２０μｍ、長さが１０〜３００μｍであることが、熱伝導率と引張強さ及び耐久性の面においてより好適である。
【００２８】
この際、カーボンナノチューブ束の長さが１μｍ未満の場合には、本発明に係る整列構造のカーボンナノチューブ束の効果を奏することができず、１０００μｍを超える場合には、前記ゴム複合体を製造する際に装備によって切断される整列構造のカーボンナノチューブ束に含まれるそれぞれのカーボンナノチューブストランドの長さ偏差が大きくなり、ゴム複合体の表面が均一でないという欠点がある。
【００２９】
本発明は、このように整列構造のカーボンナノチューブ束を含むゴム複合体組成物を提供し、具体的には、整列構造のカーボンナノチューブ束と、原料ゴムと、充填剤と、を含むことができる。
【００３０】
本発明に係る整列構造のカーボンナノチューブ束は、全体のゴム複合体組成物に対して、０．５〜１０重量％、より好ましくは、０．５〜２重量％含んでもよく、これに大きく制限されるものではない。しかし、前記範囲内の含有量で整列構造のカーボンナノチューブ束を含む場合、熱伝導率に優れ、引張強さ及びモジュラスなどの機械的物性が向上する特性を示すことができる。具体的には、整列構造のカーボンナノチューブ束が０．５重量％未満含有される場合、本発明の熱伝導率特性の効果が薄い可能性があり、２重量％を超えて過剰に投入される場合、モジュラス及び硬さが非常に高くなり、引張特性が不良になって、ゴム特性を低下させる可能性があるため、適正に配合する必要がある。
【００３１】
本発明において、前記原料ゴムは、全体のゴム複合体組成物に対して、４５〜５５重量％、より好ましくは５０〜５５重量％含むことができ、前記範囲内の含有量で原料ゴムを含む場合、ゴム複合体の混練が良好に行われ、硬さが高くならないため好適である。
【００３２】
また、前記充填剤は、全体のゴム複合体組成物に対して、３５〜５０重量％、より好ましくは４０〜４５重量％含むことができる。前記ゴム複合体組成物が前記充填剤を３５重量％未満で含む場合には、ゴム複合体の混練が良好に行われず、充填剤による補強効果が薄い可能性があり、前記充填剤を５０重量％超えて含む場合には、耐クラック性が低下する可能性があり、硬さが高くなるため作業性が低下する。
【００３３】
前記原料ゴムは、天然ゴム、合成ゴムまたはこれらの組み合わせであってもよく、前記天然ゴムは、一般的な天然ゴムまたは変性天然ゴムであってもよい。
【００３４】
前記一般的な天然ゴムは、天然ゴムとして公知となったものであれば、いずれのものが使用されてもよく、原産地などが限定されない。前記天然ゴムは、シス‐１，４‐ポリイソプレンを主体として含むが、要求特性に応じて、トランス‐１，４‐ポリイソプレンを含んでもよい。したがって、前記天然ゴムには、シス‐１，４‐ポリイソプレンを主体として含む天然ゴムまたはトランス‐１，４‐イソプレンを主体として含む天然ゴム、例えば、南米産のアカテツ科のゴムの一種であるバラタゴムなどが含まれてもよい。
【００３５】
前記変性天然ゴムは、前記一般的な天然ゴムを変性または精製したものを意味する。例えば、前記変性天然ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、脱蛋白天然ゴム（ＤＰＮＲ）及び水素化天然ゴムなどが挙げられる。
【００３６】
上述の合成ゴムは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、変性スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、変性ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、変性ニトリルブタジエンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、スチレンエチレンブチレンスチレン（ＳＥＢＳ）ゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）ゴム、ハイパロンゴム、クロロプレンゴム、エチレンビニルアセテートゴム、アクリルゴム、ヒドリンゴム、ビニルベンジルクロライドスチレンブタジエンゴム、ブロモメチルスチレンブチルゴム、マレイン酸スチレンブタジエンゴム、カルボン酸スチレンブタジエンゴム、エポキシイソプレンゴム、マレイン酸エチレンプロピレンゴム、カルボン酸ニトリルブタジエンゴム、臭素化ポリイソブチルイソプレン‐コ‐パラメチルスチレン（ＢＩＭＳ）またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００３７】
前記合成ゴムは、好ましくは、ブタジエンゴムであってもよい。前記合成ゴムとして前記ブタジエンゴムを使用する場合、反発弾性及び耐磨耗性の向上の面において有利な効果がある。
【００３８】
前記充填剤は、カーボンブラック、シリカまたはこれらの組み合わせであってもよい。
【００３９】
前記カーボンブラックは、ＤＢＰ（n-フタル酸ジブチル（n‐dibutyl phthalate））吸油量が６０〜１８０ｃｃ／１００ｇであってもよく、ティント（Tint）値が５０〜１２０％、ヨウ素吸着量が３０〜１００ｍｇ／ｇであってもよく、好ましくは、前記カーボンブラックは、ＤＢＰ（n-フタル酸ジブチル（n‐dibutyl phthalate））吸油量が８０〜１００ｃｃ／１００ｇであってもよく、ティント（Tint）値が５０〜１００％、ヨウ素吸着量が３０〜５０ｍｇ／ｇであってもよい。前記ＤＢＰ（n-フタル酸ジブチル（n‐dibutyl phthalate））吸油量、ティント（Tint）値及びヨウ素吸着量が前記範囲内であるカーボンブラックを使用する場合、ゴムの硬さ、モジュラス及び耐久性が良好なゴムを製造することができる。
【００４０】
本発明において好ましく使用されるカーボンブラックは、ヨウ素吸着量が８０ｍｇ／ｇ以下、好ましくは１５〜４０ｍｇ／ｇであり、平均粒子径が２５０ｎｍ以下、好ましくは４０〜１００ｎｍであり、また、ＤＢＰ（n-フタル酸ジブチル（n‐dibutyl phthalate））吸油量が１０〜３００ｃｍ3／１００ｇ、好ましくは４０〜１５０ｃｍ3／１００ｇである。このようなカーボンブラックとしては、ＦＥＦ級、ＧＰＦ級、ＳＲＦ級などの市販のカーボンブラックを用いてもよい。
【００４１】
ここで、ヨウ素吸着量及びＤＢＰ吸油量は、カーボンブラックの特性を示す代表的な指標であり、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定される。ヨウ素吸着量は、カーボンブラックの細孔を含む全体表面積の指標となる。また、ＤＢＰ吸油量は、構造と関連しており、ヨウ素吸着量とＤＢＰ吸油量は、それぞれこの特性値を有するカーボンブラックをゴム組成物に配合した場合の補強性、押出特性、分散性、着色力、粘度または導電性に大きく影響を及ぼす。
【００４２】
粒子径は、カーボンブラック凝集体を構成する小さい球状成分を電子顕微鏡の画像によって測定、算出した平均直径を示しており、ゴム組成物に配合した場合の補強性や黒色度と密接に関係している。
【００４３】
そのため、ヨウ素吸着量、平均粒子径及びＤＢＰ吸油量のいずれかが、前記条件から逸脱するカーボンブラックを用いた場合には、補強性が十分に得られなかったり、または補強性が得られるとしてもゴム組成物の生地粘度が高くなって、ＬＩＭ成形による成形性に劣る可能性がある。
【００４４】
前記シリカは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００〜１８０ｍ２／ｇであり、ＣＴＡＢ（セチル  トリメチル  アンモニウム  ブロミド）吸着比表面積が１１０〜１７０ｍ２／ｇである特性を有するものを使用してもよく、本発明はこれに限定されるものではない。前記窒素吸着比表面積及びＣＴＡＢ吸着比表面積が、前記範囲内であるシリカを使用する場合、良好な補強効果を有し、耐久性に優れたゴムを製造することができる。
【００４５】
本発明は、前記のゴム複合体組成物を含むブラダー用ゴム複合体を提供する。
【００４６】
本発明の一実施例による前記整列構造のカーボンナノチューブ束、原料ゴム及び充填剤を含むゴム複合体組成物を混合する段階と、混合した前記組成物を分散する段階と、を含むゴム複合体の製造方法を含むことができる。
【００４７】
前記ゴム複合体は、通常の方法で製造することができ、本発明の一実施例によれば、前記組成物をニーダ（Kneader）、バンバリーミキサー（Banbury Mixer）などの混合器に入れた後、５０〜２００℃の熱環境下で混合する段階と、前記混合した混合物を２本ロールミルで分散する段階と、を含んで製造されることができる。
【００４８】
この際、追加的に、整列構造のカーボンナノチューブ束は、遷移金属前駆体を還元して製造した触媒金属粒子の存在下で、炭化水素ガスと水素ガスを用いる化学気相蒸着法で合成されるゴム複合体の製造方法を含むことができる。この際、前記炭化水素ガスは、好ましくは、エチレンガスであってもよい。
【００４９】
前記合成の際、カーボンナノチューブを束状に成長させることが重要であり、本発明に係る整列構造のカーボンナノチューブ束は、長さ方向に整列された形態に製造したときに熱伝導率が高い。これに関する具体的な製造方法として、非特許文献１を参照して製造してもよく、必ずしもこれに制限されるものではない。
【００５０】
一方、本発明に係る前記ゴム複合体組成物は、上述の組成物以外に、その他の添加剤として、加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤、軟化剤または老化防止剤などを含んで使用してもよい。
【００５１】
本発明で使用可能な加硫剤としては、硫黄、硫黄化合物または有機過酸化物を使用してもよく、硫黄としては、粉末硫黄などを使用してもよく、硫黄化合物としては、例えば、塩化硫黄、二塩化硫黄、高分子量多硫化物及びモルフォリンジスルフィド、アルキルフェニルジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド及びジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドなどの加硫温度で活性硫黄を放出して加硫することができる硫黄化合物などがある。本発明の一実施例によれば、加硫剤である硫黄は、ゴム複合体１００重量部に対して、通常、０．１〜３．０重量部を使用してもよく、これに制限されるものではない。
【００５２】
本発明の一実施例によれば、加硫助剤としては、ステアリン酸及び酸化亜鉛から選択される一つ以上であってもよく、酸化亜鉛はゴム複合体１００重量部に対して、通常、１．５〜１０重量部使用してもよく、これに制限されるものではない。
【００５３】
また、本発明では、加硫促進剤を使用してもよく、Ｎ‐シクロヘキシル‐２‐ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ‐オキシジエチレン‐２‐ベンゾチアゾールスルフェンアミド、及びジベンゾチアジルジスルフィドなどのチアゾール化合物、ジフェニルグアニジン、トリフェニルグアニジン、及びジフェニルグアニジンフタレートなどのグアニジン化合物、アセトアルデヒド‐アニリン縮合物及びアセトアルデヒドアンモニアなどのアルデヒドアミン化合物及びアルデヒドアンモニア化合物、２‐メルカプトイミダゾリンなどのイミダゾリル化合物及びフェノール樹脂などの化合物があり、この技術分野において使用する加硫促進剤であれば、特に制限されない。
【００５４】
また、軟化剤成分を使用してもよく、プロセスオイル、シリコン系オイル、脂肪酸アミド、潤滑油、パラフィン、液体パラフィン、石油アスファルト、ワセリン、コールタール、ひまし油、亜麻仁油、加硫油、みつろう、パルミチン酸、ステアリン酸、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、アタクチックポリプロピレン及びクマロン‐インデン樹脂類から選択される一つ以上のものであってもよい。このうち、プロセスオイルが最も好ましい。
【００５５】
また、ブラダーの老化防止及び安全性の向上のために老化防止剤をさらに含んでもよい。老化防止剤は、Ｎ‐（１，３‐ジメチルブチル）‐Ｎ‐フェニル‐ｐ‐フェニレンジアミン（Ｎ‐（１，３‐Dimethylbutyl）‐Ｎ‐phenyl‐phenylenediamine）、ポリ（２，２，４‐トリメチル‐１，２‐ジヒドロキノリン）、ワックスまたはこれらの組み合わせであってもよく、原料ゴム１００重量部に対して、１〜３重量部が含まれてもよい。
【００５６】
このように本発明に係るゴム複合体組成物を含むブラダー用ゴム複合体は、本発明の範囲に含まれる。
【００５７】
このように本発明により製造されるゴム複合体組成物は、既存のカーボンナノチューブを補強剤として使用する際に現れる凝集の問題を解決して、優れた熱伝導率、機械的物性及び弾性力を確保することができ、これにより、様々な分野に適用することができる。特に、タイヤのブラダー用として優れた物性を確保することができる。その他にも電気及び電子部品、輸送機、土木及び建築材料、医療またはレジャーの用途など、様々な分野に使用されるゴム材料として使用されることができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明に係る整列構造のカーボンナノチューブ束を含んで製造されるゴム複合体は、既存のカーボンナノチューブを含むゴム複合体と対比して高熱伝達物質であるカーボンナノチューブがゴムマトリックス内に均一に分布することで熱伝導率が高くなり、熱伝導率が高くなるにもかかわらず引張強さ、耐久性などの機械的物性が同等以上の優れた効果を奏することができる。
【００５９】
また、ゴム複合体の製造において、整列構造のカーボンナノチューブ束を含むことでゴムの特性である弾性も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】整列構造のカーボンナノチューブ束ではなく、通常のカーボンナノチューブを使用したゴム複合体試験片の断面を拡大して観察した写真である。
【図２】本発明の実施例による整列構造のカーボンナノチューブを使用したゴム複合体試験片の断面を拡大して観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明の具体的な説明のために実施例を挙げて説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００６２】
［実施例１］整列構造のカーボンナノチューブ束の製造
硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物１２ｇ、硝酸コバルト（Ｉ）六水和物８．４ｇ、硝酸アルミニウム九水和物３６ｇ及びクエン酸１０ｇを、順に１００ｍｌの蒸留水に入れて混合する。
【００６３】
製造した溶液をステンレス容器に移した後、５５０℃に加熱された焼成炉に入れて、２０分間の熱分解過程を経て、黒褐色の触媒粉末２０ｇを取得した。
【００６４】
前記で合成された触媒１０ｇを石英ボート上に均一に塗布した後、ボートを熱化学気相蒸着装置の石英反応菅の内部に装着する。窒素雰囲気で反応菅の温度を１時間にわたり７５０℃まで上昇させた後、１分当たり２Ｌの水素を２０分間流す。
【００６５】
次に、１分当たり５Ｌのエチレンと５Ｌの水素を流し、且つカーボンナノチューブ合成反応を６０分間行う。前記過程を経て、２１０ｇの整列構造のカーボンナノチューブ束を取得した。
【００６６】
［実施例２］ゴム複合体の製造
前記実施例１で製造された束の直径が４μｍ、束の平均長さが３５μｍである整列構造のカーボンナノチューブ束１１．３ｇ、ブチルゴム（Ｂｕｔｙｌ２６８、エクソン（Exxon））３５８．８ｇ、カーボンブラック（Ｎ２２０、Ｏｒｉｏｎ）２８９．０１ｇ、プロセスオイル４４．８５ｇ及びステアリン酸３．５９ｇをニーダ（Kneader）装備を用いて１００℃で３０ｒｐｍで１８分間混合した後、２本ロールミル装備を用いて７回分散した後、１２時間熟成した。
【００６７】
次に、酸化亜鉛１６．７３ｇ、フェノール樹脂（ｓｐ‐１０４５、シェネクタディ  ケミカル（Schenectady chemical））３０．１１ｇをニーダ（Kneader）で７０℃で７分３０秒間また混合した後、２本ロールミル装備を用いて７回分散してから、１２時間後、１９３℃、１００ｋｇｆ／ｃｍ2で３０分間加硫した。
【００６８】
［比較例１］ゴム複合体の製造
整列構造のカーボンナノチューブ束の代りに平均直径が１２．５ｎｍ、平均長さが１５．０μｍである多重壁カーボンナノチューブ（ハンワ  ケミカル（Hanwha Chemical）、製品名：ＣＭ‐９５）を使用した以外は、前記実施例２と同様に行った。
【００６９】
［比較例２］ゴム複合体の製造
整列構造のカーボンナノチューブ束を添加しない以外は、前記実施例２と同様に行った。
【００７０】
［比較例３］ゴム複合体の製造
ブチルゴム（Ｂｕｔｙｌ２６８、エクソン（Exxon））４０８．８ｇ及びカーボンブラック（Ｎ２２０、オリオン（Orion））２３９．０１ｇを使用した以外は、前記実施例２と同様に行った。
【００７１】
前記実施例２及び比較例１〜３のゴム複合体に対して、ＡＳＴＭ関連規定に準じて、引張強さ、伸び率、３００％モジュラス、ショア硬さ及び熱伝導率などの物性を測定し、以下の表１に示した。
【００７２】
【表１】
2016501305.tif 000003
前記表１の物性結果のように、直径が４μｍ、束の平均長さが３５μｍである整列構造のカーボンナノチューブ束を適用した本発明の実施例２は、ゴム複合体は、整列構造のカーボンナノチューブ束ではなく、通常のカーボンナノチューブを使用した比較例１及びカーボンナノチューブを全く使用していない比較例２のゴム複合体と比較して、ブチルゴム内で均一に分散されており、熱伝導率に優れ、優れた機械的物性を有していることを確認することができた。同様な整列構造のカーボンナノチューブを使用して原料ゴムの絶対量が比較的多い比較例３のゴム複合体は、ゴム特性である伸び率が比較的高いものの熱伝導率が低くて、ブラダー用に使用することが困難である。
【００７３】
また、前記実施例２及び比較例１〜３のゴム複合体を電子顕微鏡で観察した。
【００７４】
観察結果、比較例１の整列構造のカーボンナノチューブ束ではなく、通常のカーボンナノチューブを使用したゴム複合体を観察した図１では、カーボンナノチューブの凝集体がそのまま観察できる。一方、整列構造のカーボンナノチューブを使用した実施例２のゴム複合体を観察した図２では、カーボンナノチューブがゴムマトリックス内で均等且つ均一に分散されていることを確認することができた。
【図１】
2016501305.tif 000004
【図２】
2016501305.tif 000005
【国際調査報告】
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