Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
พอลิเมอร์จำรูปร่างชนิดใหม่จากโคพอลิเมอร์ของพอลิเบนซอกซาซีนฐานชีวภาพ/อีพอกซีฐานชีวภาพ
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
Sarawut Rimdusit
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Chemical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.87
Abstract
Shape memory polymers (SMPs) are known as smart polymer materials which can be deformed and fixed in a temporary shape and can recover to its original shape upon an external stimulus such as temperature which is the main stimulus for general SMPs. In this research, a renewable natural resource based on vanillin-furfurylamine benzoxazine (V-fa) and eugenol-furfurylamine benzoxazine (E-fa) are developed to substitute the use of petroleum based polybenzoxazine. The as-synthesized V-fa and E-fa show the degradation temperature at 5% weight loss to be as high as 343 and 310°C and char content to be 66 and 54%, respectively. Effects of epoxidized castor oil (ECO) content at 10-50wt% filled in bio-based polybenzoxazine on thermal, mechanical and shape memory properties of bio-based polybenzoxazine/bio-based epoxy SMPs are thoroughly investigated. The results reveal that with increase in ECO content, storage modulus and glass transition temperature of V-fa/ECO and E-fa/ECO copolymer decreased providing the values of 2.27 GPa to 1.60 GPa and 158°C to 100°C, respectively for V-fa/ECO copolymer and 1.53 GPa to 1.16 GPa and 40°C to -17°C, respectively for E-fa/ECO copolymer. In shape memory properties, the V-fa/ECO SMPs show shape fixity values at a room temperature of 86-94% and the values decrease with increasing ECO content, while the temporary shape at room temperature of the E-fa/ECO SMPs cannot fixed. Additionally, the V-fa/ECO SMPs provided the shape recovery values at Tg+20°C of 81-96% and the values increase with increasing of ECO content. Furthermore, it was observed that the V-fa/ECO copolymer having 40wt% of V-fa content exhibits good balance properties between shape memory performance and thermomechanical properties and it can be greatly recovered to the original shape for 5 cycles.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
พอลิเมอร์จำรูปร่างคือพอลิเมอร์ที่มีสมบัติจดจำรูปร่างดั้งเดิมของตัวมันเองได้ โดยพอลิเมอร์ ประเภทนี้จะสามารถถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปร่างอื่นเป็นการชั่วคราว แล้วสามารถเปลี่ยนกลับสู่รูปร่างเริ่มต้นเมื่อได้รับการกระตุ้นจากปัจจัยภายนอก เช่นความร้อน ในงานวิจัยนี้ศึกษาพอลิเมอร์จำรูปร่างจากระบบโคพอลิเมอร์ของพอลิเบนซอกซาซีนฐานชีวภาพ/อีพอกซีฐานชีวภาพ โดยมีการใช้วัสดุจากทรัพยากรที่สามารถเกิดขึ้นมาใหม่ได้ด้วยตัวเองโดยธรรมชาติ ได้แก่ วนิลินและยูเจนอลซึ่งใช้ทดแทนฟีนอลจากฐานปิโตรเลียมและเฟอร์ฟูริลลามีนซึ่งใช้ทดแทนเอมีนจากฐานปิโตรเลียมในการสังเคราะห์เบนซอกซาซีนฐานชีวภาพเพื่อให้ได้วนิลินฐานเบนซอกซาซีน(V-fa)และยูเจนอลฐานเบนซอกซาซีน(E-fa) และในงานวิจัยนี้ยังได้ศึกษาผลของปริมาณการเติมอีพอกซิไดซ์คาสเตอร์ออยด์ (ECO) ต่อสมบัติทางความร้อน สมบัติทางกล และสมบัติการจำรูปร่างของโคพอลิเมอร์ที่ได้ จากการศึกษาพบว่าปริมาณการเติม ECO ที่มากขึ้น ทำให้ค่ามอดูลัสสะสม (E')และค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว(Tg)ลดลง ทั้งระบบ V-fa/ECO และ E-fa/ECO โคพอลิเมอร์ โดยจะมีค่าอยู่ที่ 2.27 GPa ถึง 1.60 GPa และ 158°C ถึง 100°C สำหรับระบบ V-fa/ECO โคพอลิเมอร์ และค่าอยู่ที่ 1.53 GPa ถึง 1.16 GPa และ 40°C ถึง -17°C สำหรับระบบ E-fa/ECO โคพอลิเมอร์ ที่ปริมาณการเติม ECO ที่ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ในส่วนของสมบัติการจำรูปร่างพบว่าระบบ V-fa/ECO โคพอลิเมอร์ มีค่าการคงรูปร่างอยู่ในช่วง 86-94% และจะมีค่าลดลงเมื่อปริมาณการเติม ECO เพิ่มสูงขึ้น แต่ในระบบ E-fa/ECO โคพอลิเมอร์ไม่สามารถคงรูปร่างที่อุณหภูมิห้องได้ที่ปริมาณการเติม ECO ที่ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเนื่องจากมี Tg ที่ต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง ดังนั้นจะเห็นว่าระบบ V-fa/ECO โคพอลิเมอร์ เหมาะกับการประยุกต์ใช้งานที่อุณหมิห้องมากกว่าระบบ E-fa/ECO สำหรับสมบัติการกลับคืนรูปร่างที่ Tg+20 พบว่า V-fa/ECO โคพอลิเมอร์ มีค่าการคืนรูปร่างและเวลาในการคืนรูปร่างที่เพิ่มสูงขึ้นตามปริมาณการเติม ECO ที่มากขึ้นด้วย ซึ่งค่าการคืนรูปร่างจะอยู่ที่ 81-96% จากผลการทดลองที่ได้พบว่าปริมาณการเติม ECO ที่ 40 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักให้ความสมดุลที่ดีระหว่างสมบัติการจดจำรูปร่างและสมบัติทางกลเชิงความร้อน และเมื่อทำการทดสอบการจดจำรูปร่างซ้ำพบว่าชิ้นงานสามารถใช้งานได้ 5 รอบ
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Hombunma, Phakakrong, "Novel shape memory polymer from bio-based polybenzoxazine/bio-based epoxy copolymers" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 577.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/577