Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ผลของพอลิสไตรีน/ไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนไฮบริดต่อสมบัติของยางธรรมชาติ/ยางสไตรีนบิวทาไดอีนนาโนคอมพอสิต

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Effects of polystyrene/titanium dioxide nanohybrids on properties of natural rubber/styrene butadiene rubber nanocomposites

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

อัญญพร บุญมหิทธิสุทธิ์

Second Advisor

เสาวรจน์ ช่วยจุลจิตร์

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

ปิโตรเคมีและวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.839

Abstract

นาโนคอมพอสิตของยางผสม 80/20 ยางธรรมชาติ/ยางสไตรีนบิวทาไดอีน 2 ชุด ที่ใส่อนุภาคระดับนาโนเมตรของไทเทเนียมไดออกไซด์และไทเทเนียมไดออกไซด์ห่อหุ้มด้วยพอลิสไตรีนปริมาณต่างๆ (3, 5, 7 และ 9 ส่วนโดยน้ำหนักต่อยางร้อยส่วน) ถูกเตรียมด้วยการคอมพาวด์ในภาวะที่เป็นเลเท็กซ์ โดยนาโนเลเท็กซ์ของไทเทเนียมไดออกไซด์ห่อหุ้มด้วยพอลิสไตรีนถูกสังเคราะห์ด้วยกระบวนการเกิดพอลิเมอร์แบบ ‘อินซิทู’ ดิฟเฟอเรนเชียลไมโครอิมัลชัน โดยนาโนสเฟียร์ที่เตรียมได้มีโครงสร้างแบบคอร์-เชลล์ที่มีนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนคอร์ และพอลิสไตรีนเป็นเชลล์ และมีขนาดอนุภาคเฉลี่ยเท่ากับ 42.2 นาโนเมตร จากการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคเชิงพลวัตแบบกระเจิงแสง ตามลำดับ ซึ่งนาโนคอมพอสิตเลเท็กซ์ได้ถูกนำไปขึ้นรูปด้วยการหล่อเป็นแผ่นบางๆ บนแม่แบบที่ทำจากกระจก แล้วทำให้แห้ง และบ่มในเตาอบที่อุณหภูมิ 110 องศาเซลเซียส ด้วยระยะเวลาที่หาได้จากเครื่องรีโอมิเตอร์ จากนั้นตรวจสอบพฤติกรรมการบ่ม สมบัติเชิงกล (สมบัติด้านแรงดึง ความทนแรงฉีกขาด และความแข็ง) และเสถียรภาพทางความร้อนของนาโนคอมพอสิตที่เตรียมได้ และเปรียบเทียบสมบัติเหล่านี้กับของยางผสม 80/20 ยางธรรมชาติ/ยางสไตรีนบิวทาไดอีน จากการทดลองแสดงให้เห็นว่า เวลาเริ่มการบ่มและเวลาการบ่มของนาโนคอมพอสิตที่ใส่นาโนไทเทเนียมไดออกไซด์มีเวลายาวที่สุด ตามด้วยนาโนคอมพอสิตที่ใส่นาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ห่อหุ้มด้วยพอลิสไตรีน และยางผสม 80/20 ยางธรรมชาติ/ยางสไตรีนบิวทาไดอีน จากนั้น พบว่า การใส่นาโนไทเทเนียมไดออกไซด์หรือนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ห่อหุ้มด้วยพอลิสไตรีนในยางผสมได้ปรับปรุงความทนแรงดึง (ทุกอัตราส่วน แต่ที่ใส่ 5 และ 3 ส่วนมีค่ามากที่สุด ตามลำดับ) มอดุลัสที่ความเครียด 300% (ทุกอัตราส่วน แต่ที่ใส่ 9 ส่วนมีค่ามากที่สุด) ความทนแรงฉีกขาด (ทุกอัตราส่วน แต่ที่ใส่ 5 และ 3 ส่วนมีค่ามากที่สุด ตามลำดับ) ความแข็ง (ทุกอัตราส่วน แต่ที่ใส่ 9 ส่วนมีค่ามากที่สุด) และเสถียรภาพทางความร้อน (ทุกอัตราส่วน แต่ที่ใส่ 7 ส่วนมีค่ามากที่สุด) ขณะที่การยืดตัว ณ จุดขาดมีค่าลดลง แต่ก็ยังคงรักษาสมบัติการยืดตัวที่ดี

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Two series of 80/20 natural rubber (NR)/styrene butadiene rubber (SBR) blend nanocomposites incorporating with a small amount of nanosized titanium dioxide (nTiO2) and polystyrene-encapsulated nTiO2 (PS-nTiO2) (3, 5, 7 and 9 parts by weight per hundred of rubber, phr) were prepared by latex compounding. The nanolatex of PS-nTiO2 was synthesized by ‘in situ’ differential microemulsion polymerization. The obtained nanospheres of PS-nTiO2 had a core-shell structure with nTiO2 particles as a core and PS as a shell and an average particle size of 42.2 nm as characterized by a dynamic light scattering analyzer and a transmission electron microscope, respectively. The nanocomposite latex was cast into sheets on glass molds, air dried and cured in an oven at 110oC according to the t90 obtained from the rheometer. The curing characteristics, mechanical properties (tensile properties, tear strength and hardness) and thermal stability of the prepared nanocomposites were investigated and compared with the neat 80/20 NR/SBR blend. The results showed that the scorch and cure times of nTiO2-nanocomposites were the longest followed by PS-nTiO2-nanocomposites and 80/20 NR/SBR blend. The incorporation of either nTiO2 or PS-nTiO2 into the 80/20 NR/SBR blend was found to improve the tensile strength (all, but 5 and 3 phr optimal, respectively), modulus at 300% strain (all, but 9 phr optimal), tear strength (all, but 5 and 3 phr optimal, respectively), hardness (all, but 9 phr optimal) and thermal stability (all, but 7 phr optimal), whereas the elongation at break deteriorated but still largely retained.

Link to Full Text

Share

COinS