본 연구는 카본 블랙(CB), 운모(mica), 표면 개질 운모(SM)로 구성된 하이브리드 필러 시스템이 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM)/부타디엔 고무(PB) 복합재의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. CB로 인한 환경 문제를 완화하기 위해 운모를 부분 대체재로 도입하였고, 우레아디옵로필트리메톡시실란(URE)을 이용한 표면 개질을 통해 고무 매트릭스와의 상용성을 향상시켰다. 하이브리드 필러 시스템과 표면 개질을 포함하는 복합재는 경화 거동, 가교 밀도, 기계적 및 탄성 특성, 동적 점탄성 특성의 관점에서 평가되었다. 레올로지 분석 결과, 고함량의 운모는 열전도도 감소와 가속제 흡착 저하로 인해 황화(vulcanization)를 지연시켰으나, SM 복합재는 이에 준하는 경화 성능을 유지하였다. 팽윤 시험은 비개질 운모의 함량이 증가할수록 가교 밀도가 감소함을 보여준 반면, SM 충전 시료는 네트워크 밀도를 향상시켜 계면 상호작용이 강화되었음을 확인하였다. 기계적 시험에서는 SM을 포함한 고무 배합물이 인장강도에서 평균 17%, 인성(toughness)에서 평균 20%의 향상을 나타냈다. 특히 CB20/SM10 조성은 인장강도, 파단 연신율, 인성의 균형 잡힌 향상을 달성하여 CB만을 사용한 시스템의 성능을 초과하였다. 또한 반발 회복탄성(rebound resilience) 및 Tan δ 분석 결과, 저함량 SM은 에너지 소산을 감소시키고 탄성을 향상시킨 반면, 과도한 필러 로딩은 히스테리시스(hysteresis) 증가로 이어졌다. 압축 영구변형(compression set) 결과는 SM을 포함한 시스템의 열적 안정성과 회복 능력을 뒷받침하였다. 전반적으로, URE로 개질된 운모를 포함하는 하이브리드 필러 시스템은 필러 분산과 고무-필러 상호작용을 유의하게 향상시켜, 엘라스토머 복합재 응용을 위한 지속가능하고 고성능의 해결책을 제공함을 보여주었다.

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