Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/59425
Title: SYNTHESIS AND PROPERTIES OF ACRYLONITRILE-BUTADIENE-STYRENE COPOLYMER CONTAINING SILICA NANOPARTICLES
Other Titles: การสังเคราะห์และสมบัติของอะคริโลไนไทรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีนโคพอลิเมอร์ที่มีอนุภาคนาโนซิลิกา
Authors: Charungkit Chaikaew
Advisors: Kawee Srikulkit
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Kawee.S@Chula.ac.th,Kawee.S@chula.ac.th
Issue Date: 2017
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The aim of this research is to develope acrylonitrile butadiene styrene composite reinforced with hydrophobic silica nanoparticles. In this study, in-situ synthesis of ABS rubber particles containing hydrophobic silica nanoparticles (HDTMS-silica) was carried out. Firstly, three of HDTMS-silicas (HDTMS-silica1, HDTMS-silica2, and HDTMS-silica3) were prepared by silanization of SiO2 nanoparticle with hexadecyltrimethoxysilane (HDTMS : SiO2 wt ratios of 1 : 1, 2 : 1, and 3 : 1) in an emulsion system. Then, HDTMS-silica/styrene and acrylonitrile mixture was fed into a polybutadiene latex reactor. Following that, graft copolymerization was carried out using persulfate initiator at temperature of 65 oC for 3.5 h. Thus obtained ABS rubber containing HDTMS-silica was melt extruded with styrene-acrylonitrile (SAN) to prepare ABS nanocomposite compound. Mechanical properties of ABS nanocomposite compounds were evaluated. It was found that all of HDTMS : SiO2 wt ratios produced hydrophobic SiO2 nanoparticles exhibiting good dispersibility in toluene test. In fact, 3 :1 HDTMS : SiO2 showed the complete hydrophobicity modification, judged by the absence of silanol absorption band. However, the optimum mechanical properties were achieved at 2 wt% loading of 2 : 1 HDTMS : SiO2. Below 2 : 1 ratio, the HDTMS ratio was not enough to obtain the fully hydrophobic surface modification. Above 2: 1 ratio, the excessive HDTMS ratio led to a decrease in SiO2 content judged by Si EDX mapping, causing a gradual decrease in its energy absorption and reinforcement performance. In case of 2 : 1 HDTMS : SiO2, optimum mechanical properties were achievable at 2 wt% HDTMS-SiO2 loading, resulting from the optimum dispersibility of HDTMS-SiO2 nanoparticles. Further increase in HDTMS-SiO2 loading resulted in a reverse effect due to agglomeration problem. Moreover, the ABS-g-MAA and ABSSi-g-MAA were successfuly prepared and then melt-mixed with PLA to obtain PLA/ABS-g-MAA and PLA/ABSSi-g-MAA blends using an internal mixer. The impact strength of the blends is dependent on the percent loading of ABS-g-MAA and ABSSi-g-MAA. The percent loading of ABS-g-MAA and ABSSi-g-MAA played and important role in control the flexibility of the blends.
Other Abstract: งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนคอมพอสิตที่เสริมแรงด้วยอนุภาคนาโนซิลิกาโดยเทคนิคการสังเคราะห์ที่เกิดขึ้นภายในแหล่งกำเนิด (in-situ) ของอนุภาคยางอะคริโลไนไทรล์ บิวทาไดอีน สไตรีนซึ่งประกอบด้วยอนุภาคนาโนของซิลิกาที่มีโครงสร้างแบบไม่ชอบน้ำ ขั้นแรกทำการดัดแปรอนุภาคนาโนซิลิกาด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลน (HDTMS-Silica) ด้วยอัตราส่วนเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนต่ออนุภาคนาโนซิลิกา หนึ่งต่อหนึ่ง (HDTMS-silica1) สองต่อหนึ่ง (HDTMS-silica2) และสามต่อหนึ่ง (HDTMS-silica3) ในระบบอิมัลชันด้วยกระบวนการไซเลนไนเซชั่น จากนั้นจึงเติมสารผสมระหว่างอนุภาคนาโนซิลิกาที่ดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนในสไตรีนมอนอเมอร์และอะคริโลไนไทรล์มอนอเมอร์ลงในพอลิบิวทาไดอีนเลเท็กซ์และเติมสารริเริ่มปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 65oC เป็นเวลา 3.5 ชั่วโมง จะทำให้เกิดพอลิเมอร์ร่วมแบบต่อกิ่งขึ้นจากนั้นจึงทำการเตรียมวัสดุเชิงประกอบอนุภาคนาโนอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนคอมพาวนด์ด้วยการหลอมเหลวยางอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนที่ประกอบด้วยอนุภาคนาโนซิลิกาที่ดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนเข้ากับสไตรีน อะคริโลไนไทรล์โคพอลิเมอร์ จากการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุเชิงประกอบอนุภาคอนุภาคนาโนอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนคอมพาวด์ โดยพบว่าอนุภาคนาโนซิลิกาที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนสามารถแสดงคุณสมบัติความไม่ชอบน้ำและกระจายตัวในโทลูอีนได้เป็นอย่างดีในทุก ๆ อัตราส่วนการผสมระหว่างเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนและอนุภาคนาโนซิลิกา และจากการสังเกตุปรากฎของแถบที่เกิดจาการดูดกลืนแสงของซิลานอลสามารถบอกได้ว่าอนุภาคนาโนซิลิกาที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนในอัตราส่วนสามต่อหนึ่งเป็นอัตราส่วนที่แสดงคุณสมบัติความไม่ชอบน้ำได้สมบูรณ์ที่สุด อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเชิงกลจะเกิดขึ้นได้ดีที่สุดของอนุภาคนาโนซิลิกาที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนในอัตราส่วนสองต่อหนึ่ง ในปริมาณ 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเนื่องจากในอัตราส่วนของอนุภาคนาโนซิลิกาที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนที่ต่ำกว่าสองต่อหนึ่งจะทำให้เฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนไม่เพียงพอที่จะทำให้คุณสมบัติความไม่ชอบน้ำเกิดขึ้นได้อย่างเต็มที่ และในอัตราส่วนที่มากกว่านี้ปริมาณเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนที่มากเกินจะทำให้ปริมาณของอนุภาคนาโนซิลิกาลดลง สังเกตุได้จากการดูดกลืนพลังงานและสมบัติด้านการเสริมแรงลดลง อัตราส่วนของอนุภาคนาโนซิลิกาที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนที่เหมาะสมที่สุดที่ทำให้เกิดคุณสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุดคือที่อัตราส่วนสองต่อหนึ่งในปริมาณ 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และในปริมาณของอนุภาคนาโนซิลิการที่ถูกดัดแปรด้วยเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนที่มากกว่า 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักจะส่งผลในทางตรงกันข้ามเนื่องจากการรวมตัวกันของอนุภาคนาโนซิลิกา นอกจากนี้ยังได้ทำการเตรียมอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนกราฟต์เมทาคริลิกแอซิด (ABS-g-MAA) และอะคริโลไนไทรล์บิวทาไดอีนสไตรีนที่มีอนุภาคนาโนซิลิกากราฟต์เมทาคริลิกแอซิด (ABSSi-g-MAA) แล้วผสมด้วยพอลิแล็กทิกแอซิดเพื่อให้ได้ของผสม PLA/ABS-g-MAA และ PLA/ABSSi-g-MAA โดยใช้เครื่องผสมระบบปิด พบว่าสมบัติความคนต่อแรงกระแทกของของผสมขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ABS-g-MAA และ ABSSi-g-MAA เปอร์เซ็นต์การเติม ABS-g-MAA และ ABSSi-g-MAA ยังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการยืดหยุ่นของของผสม
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2017
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Materials Science
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/59425
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5572804023.pdf6.83 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.