Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Preparation of poly (ethylent terephthalate)/montmorillonite nanocomposites by solution technique

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การเตรียมนาโนคอมโพสิตพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต/มอนต์มอริลโลไนต์โดยเทคนิคการละลาย

Year (A.D.)

2005

Document Type

Thesis

First Advisor

Duangdao Aht-Ong

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Applied Polymer Science and Textile Technology

DOI

10.58837/CHULA.THE.2005.1047

Abstract

Poly (ethylene terephthalate) (PET)/montmorillonite (MMT) nanocomposites were prepared by solution technique using 50/50 phenol/ tetrachloroethane as a solvent, assisted with the ultrasonic power to promote the compatibility and dispersion of the montmorillonite in the PET solution. The PET concentrations were varied from 5, 7, and 9 %w/v. Two types of MMT: neat MMT and organoclay: MMT modified with dioctadecyl dimethyl ammonium (2C18-MMT) were used with various amount from 1, 3 and 5 phr to produce nano-scale composites. The effect of PET solution concentration, MMT types (organoclay and neat MMT), and MMT content on the physical, mechanical, and thermal properties of the PET/MMT nanocomposites were investigated. The homogeneous PET/MMT nanocomposites solution has been recieved by solution technique and ultrasonic power. The XRD results showed that the d001-spacing of organoclay (31.4 A: 20 = 2.8°) was higher than unmodified-MMT (12.5 A, 20 = 7.0° ). Besides, the XRD pattern of PET nanocomposites contained unmodified-MMT and 2C18-MMT indicated that the intercalation (15.9 A : 20 = 5.5° ) and exfoliation of clay occurs, respectively. For tensile properties, it was found that the maximum tensile strength and Young's modulus were obtained at low clay content (1 phr) and then decreased with further increase in the organoclay content due to the high interfacial properties and clay agglomeration, respectively. The optical transparency and water absorption properties of nanocomposite film were improved especially at low clay content (1 phr) resulting from the fine crystal structure formation. Thermal properties were measured by TGA and DSC. The onset of degradation temperature of nanocomposites was increased because of the good thermal barrier of clay itself. The degree of crystallinity of nanocomposites dramatically increased at 1 phr clay content due to the great dispersion and the nucleating effect of nanoclay.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

นาโนคอมโพสิตพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต / มอนต์มอริลโลไนต์ถูกเตรียมขึ้นโดยเทคนิคการละลายโดยใช้สารละลายผสมระหว่างฟีนอลและเตตระคลอโรอีเทนในอัตราส่วนเท่ากันร่วมกับการใช้พลังงานของคลื่นอัลตราโซนิคเพื่อเพิ่มความเข้ากันได้และการกระจายตัวของมอนต์มอริลโลไนต์ในสารละลายพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต โดยทำการปรับเปลี่ยนปริมาณความเข้มข้นของพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตระหว่างร้อยละ 5, 7 และ 9 น้ำหนักต่อปริมาตรชนิดของสารเสริมแรงมอนต์ไมริลโลไนต์ 2 ชนิดคือมอนต์มอริลโลไนต์ที่ไม่ผ่านการตัดแปรด้วยไดออกตะเด็กซิลไดเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ (ออกาโนเคลย์) โดยศึกษาที่ปริมาณมอนต์มอริสโลไนต์ร้อยละ 1, 3 และ 5 ของเนื้อเรซินในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาผลของความเข้มข้นของสารละลายพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต ชนิดและปริมาณของมอนต์มอริสโลไนต์ที่ใช้ต่อสมบัติเชิงกายภาพ สมบัติเชิงกลและสมบัติทางความร้อนของฟิล์มนาโนคอมโพสิตที่เตรียมได้ผลจากการเตรียมโดยเทคนิคการละลายร่วมกับการใช้พลังงานของคลื่นอัลตร้าโซนิคทำให้สารละลายนาโนคอมโพสิตที่เตรียมได้มีความเป็นเนื้อเดียวกันอย่างเห็นได้ชัดเจนผลจากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค XRD พบว่า ค่าความกว้างระหว่างชั้นแร่ดิน (d001- Spacing) ของออกาโนมอนต์มอริลโลในต์ (31. 4 A: 20 = 2.8°) มีค่าสูงกว่าค่า d001-Spacing ของมอนต์มอริลโลในต์ที่ไม่ผ่านการตัดแปร 12.5 A: 20 = 7.0°) และจากภาพ XRD ของฟิล์มนาโนคอมไพลิดที่เติมมอนต์มอริลโลไนต์ที่ไม่ดัดแปรและมอนต์มอริลโลไนต์ที่ผ่านการดัดแปรสรุปได้ว่าฟิล์มนาโนคอมโพสิตที่เตรียมได้มีโครงสร้างเป็นแบบ intercalated (15.9 A: 20 = 5.5°) และ exfoliates ตามลำดับสำหรับสมบัติความทนแรงดึงพบว่าฟิล์มนาโนคอมโพสิตที่เติมมอนต์มอริลโลในต์ที่ผ่านการดัดแปรในปริมาณน้อยคือร้อยละ 1 ของเนื้อเรซิน มีความทนแรงดึงและยังก์มอดุลัสเพิ่มขึ้นอยางเห็นได้ชัดและมีค่าลดลงเมื่อปริมาณมอนต์มอริลโลในต์เพิ่มขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างสารเสริมแรงและพอลิเมอร์เมทริกซ์ที่เพิ่มขึ้นทำให้สมบัติเชิงกลดีขึ้นและเมื่อปริมาณมอนต์มอริลโลไนต์เพิ่มขึ้นมอนต์มอริลโลไนต์มีการเกาะกันเป็นกลุ่มก้อนมากขึ้นทำให้ความทนแรงดึงและยังก็มอดุลัสลดลง สมบัติทางแสงและสมบัติการดูดซึมน้ำของฟิล์มนาโนคอมโพสิตถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ปริมาณมอนต์มอริลโลไนต์ร้อยละ 1 ของเนื้อเรซินเนื่องจากการเกิดผลึกขนาดเล็กจำนวนมากของชั้นซิลิเกตที่กระจายตัวอยู่ในพอลิเมอร์เมทริกซ์ส่วนสมบัติทางความร้อนทำการวิเคราะห์โดยเทคนิค TGA และ DSC พบว่าอุณหภูมิการสลายตัวเริ่มต้นของนาโนคอมโพสิตเพิ่มขึ้นเนื่องจากสมบัติการเป็นฉนวนความร้อนที่ดีของมอนต์มอริลโลไนต์นอกจากนี้ระดับความเป็นผลึกของนาโนคอมโพสิตเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนที่ร้อยละ 1 ของเนื้อเรซินเนื่องจากการกระจายตัวที่ดีและสมบัติการเป็นสารก่อผลึกของนาโนมอนต์มอริลโลไนต์

Link to Full Text

Share

COinS