Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Permethylpolyazine-ethylene propylene diene elastomer (EPDM) as an electroactive actuator

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การเตรียมวัสดุที่ตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าจากเพอร์เมทิลพอลิเอซีนและยางเอทีลีนพรอพิลีนไดอีนหรือยางอีพีดีเอ็ม

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

Anuvat Sirivat

Faculty/College

The Petroleum and Petrochemical College (วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Polymer Science

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.2283

Abstract

Elastomers that can respond to external stimuli, such as temperature and electric field, are known as dielectric elastomers, consisting of either a polar molecule or an unsaturated structure on the side chain with induced dipole moments. In our work, we prepared the electroactive polymers from blends of dielectric elastomers and a conductive polymer. For the dielectric elastomers, ethylene propylene diene elastomer (EPDM NORDEL IP 5565) was used as the matrix phase. The conductive polymers, permethylpolyazine (PAZ), were synthesized and doped with iodine at various doping levels for improving the electrical conductivity. The blends were prepared by the mechanical blending of highly doped PAZ particles with EPDM at various particle concentrations from 5 vol% to 20 vol%. The chemical structures of undoped and doped PAZ were characterized by FT-IR. The electromechanical properties were studied under an oscillatory shear mode in the frequency range 0.1-100 rad/s with electric field strength varying from 0 to 1 kV/mm at 27℃. The effects of particle concentration on storage modulus response, G', storage modulus sensitivity, G'/G'0, and electrical conductivity, σ, and dielectric constant, ɛ' at 27℃ and 100 rad/s were also studied. G' and G'/G'0 increase with increasing electric field strength, and particle concentration. The electrical conductivity and dielectric constant increase with particle concentration.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

ไดอิเล็กทริกอีลาสโตเมอร์ เป็นวัสดุที่มีความสามารถในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก เช่น อุณหภูมิ และสนามไฟฟ้า ประกอบไปด้วยโมเลกุลที่มีขั้วหรือมีโครงสร้างพันธะไม่อิ่มตัวบนกิ่งของสายโซ่ซึ่งเป็นตัวเหนี่ยวนำให้เกิดไดโพลโมเมนต์ งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมอิเล็กโตรแอคทีฟพอลิเมอร์จากไดอิเล็กทริกอีลาสโตเมอร์ยและพอลิเมอร์นำไฟฟ้า โดยไดอิเล็กทริกอีลาสโตเมอร์ ที่ถูกนำมาใช้ในงานวิจัยนี้คือยางเอทิลีนพรอพิลีนไดอีน หรือยางอีพีดีเอ็มซึ่งทำหน้าที่เป็นเมทริกต์ ในส่วนของพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่ถูกนำมาใช้ในงานวิจัยนี้คือเพอร์เมทิลพอลิเอซึนซึ่งทำหน้าที่เป็นฟิลเลอร์ และถูกสังเคราะห์ขึ้นรวมไปถึงการปรับปรุงคุณสมบัติทางด้านไฟฟ้าโดยการโดป (doping process) ด้วยสารไอโอดีนในปริมาณที่แตกต่างกัน สำหรับการเตรียมอิเล็กโตรแอคทีฟพอลิเมอร์ทำได้โดยการผสมเพอร์เมทิลพอลิเอซีนที่มีปริมาณการโดปสูงสุดลงบนยางอีพีดีเอ็มในอัตราส่วน 5- 20% โดยปริมาตร ซึ่งลักษณะโครงสร้างทางเคมีของเพอร์เมทิลพอลิเอซีนและเพอร์เมทิลพอลิเอซีนที่ผ่านการโดปศึกษาได้จากอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี นอกจากนี้ยังศึกษาสมบัติทางด้านอิเลกโตรแมคคานิคอล (electromechanical property) ภายได้แรงออสซิลลารี (oscillatory shear mode) อยู่ในช่วงความถี่ 0.1-100 รอบต่อวินาทีและสนามไฟฟ้า 0-1 กิโลโวลต์ต่อมิลลิเมตร อีกทั้งยังศึกษาถึงผลกระทบของปริมาณเพอร์เมทิลพอลิเอซีนที่มีปริมาณการโดปสูงสุดบนการตอบสนองของโมดูลัสการสะสม (storage modulus response, G' and sensitivity, G'/G'0), ค่าการนำไฟฟ้า (electrical conductivity, σ), และค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (dielectric constant, ɛ') ณ อุณหภูมิ 27℃ และความถี่100 รอบต่อวินาทีการตอบสนองของโมดูสัสการสะสมเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของสนามไฟฟ้าและปริมาณเพอร์เมทิลพอลิเอซีนที่มีปริมาณการโดปสูงสุดเพิ่มขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณเพอร์เมทิลพอลิเอซีนที่มีปริมาณการโดปสูงสุดเพิ่มขึ้นด้วย

Link to Full Text

Share

COinS