Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Development of natural rubber composites filled with cellulose fiber from sugarcane bagasse
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
กนกทิพย์ บุญเกิด
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
ปิโตรเคมีและวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.743
Abstract
งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อปรับปรุงสมบัติของคอมพอสิตยางธรรมชาติโดยเสริมแรงด้วยเส้นใยเซลลูโลสที่ได้จากกากชานอ้อย การทดลองเริ่มจากการสกัดเส้นโยเซลลูโลสจากกากชานอ้อยด้วยการบำบัดด้วยกรด ด่าง และตามด้วยการฟอกสีร่วมกับการใช้แรงเชิงกล จากนั้นทำการดัดแปรพื้นผิวเส้นใยเซลลูโลสด้วยสารคู่ควบไซเลนชนิด บิส[(3-ไตรเอทอกซีไซลิล)โพรพิล]เตตระซัลไฟด์ (TESPT) และเอ็น-(3-(ไตรเอทอกซี่ไซลิล)โพรพิล)เอทิลีนไดเอมีน (TMPES) เพื่อเพิ่มความเข้ากันได้กับยาง ผลการทดลองพบว่าการเติมเส้นใยเซลลูโลสที่ดัดแปรพื้นผิวด้วย TESPT ส่งผลให้ปฏิกิริยาการวัลคาไนเซชันของคอมพอสิตยางธรรมชาติเกิดได้เร็วขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากกำมะถันที่อยู่ในโมเลกุลสารคู่ควบไซเลนซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาการวัลคาไนเซชันและเกิดการเชื่อมโยงกับสายโซ่โมเลกุลยาง การดัดแปรพื้นผิวเส้นใยด้วยสารคู่ควบไซเลน TESPT สามารถปรับปรุงความเข้ากันได้บริเวณผิวประจัญของยางกับเส้นใยให้ดีขึ้นซึ่งพิสูจน์ได้จากภาพถ่ายสัณฐานวิทยา เนื่องจากคอมพอสิตยางธรรมชาติมีปริมาณพันธะเชื่อมโยงเพิ่มขึ้นและยางเข้ากันกับเส้นใยดีขึ้น ทำให้ความต้านทานต่อแรงดึงและการฉีกขาดสูงกว่าการใช้เส้นใยที่ไม่ผ่านการดัดแปรพื้นผิว โดยปริมาณเส้นใยที่เหมาะสมในการเสริมแรงยางธรรมชาติอยู่ที่ 2 phr จากการศึกษาผลของชนิดสารคู่ควบไซเลนต่อสมบัติของคอมพอสิตยางธรรมชาติ พบว่าการใช้ TMPES ส่งผลให้ค่าเวลายางสกอชกับเวลายางสุกยาวกว่ารวมไปถึงปริมาณพันธะเชื่อมโยงที่ต่ำกว่าการใช้ TESPT ทั้งนี้เนื่องจาก TMPES ไม่มีองค์ประกอบของกำมะถัน ดังนั้นความแข็งแรงบริเวณผิวประจัญจึงค่อนข้างต่ำกว่า ส่งผลให้สมบัติเชิงกลของคอมพอสิตยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยเส้นใยเซลลูโลสดัดแปรด้วย TMPES ด้อยกว่าการดัดแปรด้วย TESPT
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This research aimed to improve the properties of natural rubber composites reinforced by cellulose fiber (CF) obtained from sugarcane bagasse. The CFs were extracted by acid, then base treatments and finally bleaching with assisting with mechanical force. After that, the CFs surfaces was modified by TESPT and TMPES to improve their compatibility at an interfacial surface with rubber. Results revealed that the use TESPT-modified CF accelerated vulcanization reaction, when compared to the ones with unmodified CF. This was due to the sulfur atom in the TESPT molecule that can involve the vulcanization and crosslink the rubber chains. The modification of CF surface by TESPT could improve the compatibility between CF and rubber matrix as proved morphologies taken by SEM images. Due to consisting of higher crosslink density and being better interfacial compatibility between CF and rubber matrix, rubber composites with modified CFs had superior mechanical properties, i.e., tensile strength and tear strength, when compared to the ones with unmodified CF. The optimum amount of CFs was 2 phr. From the study of effect of silane type on the properties of rubber composites, it was revealed that TMPES-modified CF gave long scorch and cure times as well as low crosslink density. The mechanical properties of natural rubber composites reinforced by TMPES were poorer than the ones with TESPT-modified CF.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
พูลพิพัฒน์, เชาวลิต, "การพัฒนาคอมพอสิตยางธรรมชาติที่เติมเส้นใยเซลลูโลสจากชานอ้อย" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 5285.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/5285