ゴム/フィラー混合系にみられる多成分からなる階層構造

Hierarchical structure in multi-component rubber/filler system

山口 大輔; 小泉 智; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*

Yamaguchi, Daisuke; Koizumi, Satoshi; Yuasa, Takeshi*; Sone, Takuo*; Tominaga, Tetsuo*

複合材料として産業界において大きな成功を収めているゴム/フィラー混合系は、可塑剤・架橋剤・酸化防止剤等のさまざまな添加剤を含む多成分系である。この系において粘弾性特性を大きく左右する因子がゴム中のフィラーの分散状態であり、その制御に大きな関心が寄せられている。フィラーの分散・凝集構造は直径数nmの一次凝集体から、それらが集まって形成される高次凝集体までの階層構造であり、構造制御のためにはnmからmに至る幅広いスケールで観察を行うことが望ましい。本研究では中性子及びX線による小角散乱(SANS/SAXS)法を併用して、その階層構造観察を実施した。多成分系であることを反映して、系内にはシリカ凝集体の構造の他にゴムの架橋による構造が共存する。両者の区別をつけることは、単一のプローブでは困難でも2種類のプローブを併用することで容易になる。このようにして、共存する架橋構造を分離して得たフィラーの凝集構造からその階層性を解析し、議論する。

Small-angle scattering analyses of rubber/filler compounds is investigated. An effective size reduction of dispersible units of the fillers and consequential improvement of the mechanical property was attained in the end functionalized S-SBR/filler system. To get more insight into the hierarchical structure of those systems, a complementary use of neutron and synchrotron X-ray was attempted. The obtained scattering profiles suggested that two dominant structures exist in the system: one is the higher-order aggregations of the fillers and the other is the density fluctuations due to the vulcanization. By modification of the SBR, the scattering signals originated from the vulcanization of SBR hardly changed, whereas those originated from the aggregation of the fillers changed. This tendency strongly supports the above scenario for the improvement of mechanical property of rubber/filler compounds.