Tailoring the intrinsic properties of polypropylene/polypropylene carbonate blends using epoxidized natural rubber as a bio-based compatibilizer

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การปรับแต่งสมบัติภายในของพอลิพรอพิลีนผสมพอลิพรอพิลีนคาร์บอเนตโดยใช้ยางธรรมชาติอีพอกไซด์เป็นสารช่วยเข้ากันฐานชีวภาพ

Author

Patsita Suphansomboon, Faculty of Engineering

Year (A.D.)

2025

Document Type

Thesis

First Advisor

Anongnat Somwangthanaroj

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.2025.156

Abstract

The goal of this study was to enhance the biocompatibility of polypropylene/polypropylene carbonate (PP/PP) polymer blends by varying amounts of epoxidized natural rubber (ENR). This study focuses on determining how ENR concentration affects the interface and final properties of the polymer blend. A comprehensive analysis of the physical, mechanical, thermal, chemical, and dynamic mechanical properties, as well as the rheological properties of the PP/PPC system, was conducted to assess structural changes and property evolution within the PP/PPC system. The experimental results revealed that ENR can interact with PPC, resulting in a reduced domain size and a more uniform distribution. This results in significant improvements in interphase adhesion and system compatibility. Furthermore, ENR brought the glass transition temperature (Tg) values ​​of PP and PPC closer together, particularly at 5 phr, indicating improved interconnected polymer chain mobility. Thermally, the 5% degradation temperature (T5%) values ​​slightly increased, but the primary decomposition temperature remained approximately the same, indicating that ENR had a slight effect on the overall thermal stability. In terms of mechanical properties, ENR made the material more flexible and tougher. The best formulation had 5 phr of ENR, which did not make the material too soft. It also improves material flow during molding. In summary, the PP90/PPC10 weight basis ratio with 5 phr ENR provides the best balance in terms of structure, dispersion, compatibility, crystallinity, thermal stability, mechanical properties, and moldability, making it a highly promising formulation for industrial applications requiring tougher, more dispersible, and environmentally friendly materials.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาพอลิเมอร์ผสมพอลิพรอพิลีน/พอลิพรอพิลีนคาร์บอเนต (Polypropylene/Polypropylene carbonate, PP/PPC) ให้มีความเข้ากันได้ดีขึ้น โดยใช้ยางธรรมชาติอีพอกไซด์ (Epoxidized natural rubber, ENR) ในปริมาณต่าง ๆ เป็นสารเพิ่มความเข้ากันได้ชนิดชีวภาพ พร้อมทั้งศึกษาผลของปริมาณ ENR ต่อพฤติกรรมระหว่างเฟสและสมบัติโดยรวมของพอลิเมอร์ผสม การวิเคราะห์ครอบคลุมสมบัติทางกายภาพ เชิงกล ความร้อน เคมี สมบัติการไหล และสมบัติเชิงกลพลวัต เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างและสมบัติของระบบ PP/PPC อย่างละเอียด ผลการทดลองพบว่า ENR สามารถเกิดปฏิกิริยากับ PPC ทำให้ขนาดโดเมนลดลงและมีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอกว่าเดิม ส่งผลให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างเฟสและความเข้ากันได้ของระบบดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ENR ยังทำให้ค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนเเก้ว (Glass transition temperature, Tg) ของ PP และ PPC เข้าใกล้กันมากขึ้น โดยเฉพาะที่การเติม ENR ในปริมาณ 5 phr แสดงถึงการเคลื่อนที่ของโซ่พอลิเมอร์ที่เชื่อมโยงกันได้ดีขึ้น ในด้านความร้อน พบว่าค่าเสถียรช่วงต้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ค่าอุณหภูมิการสลายตัวหลักยังคงใกล้เคียงเดิม แสดงว่า ENR มีผลต่อเสถียรภาพทางความร้อนโดยรวมไม่มาก สำหรับสมบัติเชิงกล ENR ช่วยเพิ่มค่าการยืดตัวและความเหนียว โดยสูตรที่มี ENR 5 phr ให้ผลดีที่สุดโดยไม่ทำให้วัสดุนิ่มเกินไป อีกทั้งยังช่วยเพิ่มการไหลตัวของวัสดุในกระบวนการขึ้นรูป โดยสรุป สัดส่วนโดยน้ำหนักของพอลิพรอพิลีน90/พอลิพรอพิลีนคาร์บอเนต10 (PP90/PPC10) ร่วมกับ ENR 5 phr ให้สมดุลที่ดีที่สุดทั้งด้านโครงสร้าง การกระจายตัว ความเข้ากันได้ ความเป็นผลึก ความร้อน สมบัติเชิงกล และการขึ้นรูป ทำให้เป็นสูตรที่มีศักยภาพสูงสำหรับการประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมที่ต้องการวัสดุที่เหนียวขึ้น กระจายตัวดีขึ้น และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.

Recommended Citation

Suphansomboon, Patsita, "Tailoring the intrinsic properties of polypropylene/polypropylene carbonate blends using epoxidized natural rubber as a bio-based compatibilizer" (2025). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 75092.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/75092