Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Silica reinforcement of natural rubber by sol-gel process in latex

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การเสริมแรงของยางธรรมชาติด้วยซิลิกาโดยกระบวนการโซล-เจลในน้ำยาง

Year (A.D.)

2003

Document Type

Thesis

First Advisor

Varawut Tangpasuthadol

Second Advisor

Amarawan Intasiri

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Petrochemistry and Polymer Science

DOI

10.58837/CHULA.THE.2003.1110

Abstract

Beside carbon black, silica powder is the other important filler used to reinforce various colored rubber products. Incompatibility between the polarity of silica particles and rubber phase limits the reinforcing efficiency of the silica. Therefore, this thesis has focused on preparing an NR composite, reinforced by silica generated inside the NR matrix or 'in situ' The silica particle is formed by a sol-gel process of tetraethoxysilane (TEOS) in NR latex which already contains water and ammonia, two ingredients needed for the sol-gel reaction. The conversion of TEOS to silica was close to 100%, and the particles size is about 44 nm in diameter. The silica particles scatter evenly in the rubber. A statistical analysis method, named 'two-level factorial design', was used to study the influence of the amount of TEOS, ammonia, and gelation time on the mechanical properties of the composite. In this study, silica content as high as 19% was prepared successfully. The composite has a tensile modulus of 3.7 MPa and a tear strength value of 41 N/mm. It was also found that the composite containing in situ silica had a higher tensile modulus and tear strength than a composite that was prepared by conventionally mixing with silica powder.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

นอกจากคาร์บอนแบล็กแล้ว ยังมีซิลิกาเป็นสารตัวเติมสำคัญเพื่อใช้เสริมแรงผลิตภัณฑ์ยางที่มีหลากหลายสีสัน ประสิทธิภาพการเสริมแรงด้วยซิลิกาถูกจำกัดด้วยความเข้ากันไม่ได้ระหว่างสภาพขั้วของอนุภาคซิลิกากับยาง ดังนั้น งานวิจัยนี้จังสนใจการเตรียมยางธรรมชาติเสริมแรงด้วยซิลิกาที่สร้างขึ้นภายในเนื้อยางธรรมชาติหรือเรียกว่าแบบ“อินซิทู"ซิลิกาเกิดขึ้นโดยกระบวนการโซล-เจลของเททระเอทอกซีไซเลน (TEOS) ในน้ำยางอันมีน้ำและแอมโมเนียอยู่ด้วยและทั้งสององค์ประกอบนี้จึงเป็นสิ่งจำเป็นต่อปฏิกิริยาโซล-เจล การเปลี่ยนรูปจาก TEOS เป็นซิลิกามีค่าเกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ และอนุภาคซิลิกามีขนาดประมาณ 44 นาโนเมตร กระจายอย่างทั่วถึงในเนื้อยาง ยังได้วิเคราะห์ผลทางสถิติโดยวิธี “การออกแบบการทดลองเชิงแฟคทอเรียลแบบสองระดับ" เพื่อศึกษาอิทธิพลของปริมาณ TEOS, แอมโมเนีย และเวลาที่ใช้ในการทำให้เกิดเจลต่อสมบัติเชิงกลของคอมโพสิท ในการศึกษานี้สามารถเตรียมคอมโพสิตที่มีปริมาณซิลิกาได้สูงถึง 19% เป็นผลสำเร็จ คอมโพสิทนี้มีค่าเทนไซล์มอดูลัสเป็น 3.7 เมกกะปาสคาล และค่าการทนแรงฉีกขาดเป็น 41 นิวตันต่อมิลลิเมตร จากนั้นยังพบอีกว่า คอมโพสิทที่ประกอบด้วยซิลิกาที่เกิดขึ้นภายในมีค่าเทนไซล์มอดูลัสและค่าการทนแรงฉีกขาดสูงกว่าคอมโพสิทที่เตรียมโดยการผสมผงซิลิกาแบบดั้งเดิม

Link to Full Text

Share

COinS