Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68762
Title: | Influences of molecular weight of PDDA dispersing agent on mechanical and thermal properties of natural rubber/nanosilica composites |
Other Titles: | อิทธิพลของน้ำหนักโมเลกุลของสารช่วยกระจายพีดีดีเอต่อสมบัติเชิงกลและสมบัติทางความร้อนของยางธรรมชาติ/นาโนซิลิกาคอมพอสิต |
Authors: | Kittiwan Thongyim |
Advisors: | Kanoktip Boonkerd Nisanart Traiphol |
Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Science |
Subjects: | Natural rubber Natural rubber latex Silica |
Issue Date: | 2011 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | The aim of this thesis is to study the influence of dispersing agent on the properties of the NR/silica nanocomposite. The factor focused here were the molecular weight, chemical structure and loading of dispersing agent. There were two different types of dispersing agent including homo-PDDA and co-PDDA. For homo-PDDA, there were three different MW PDDAs: l-PDDA (MW =100,000-200,000), m-PDDA (MW = 200,000-350,000) and h-PDDA (MW = 400,000-500,000). The silica loadings were varied from 1 to 2, 3 and 4 wt% while the concentrations of dispersing agent were fixed at 1 and 3 wt% of silica. In the beginning preparation, nanosilica surface was modified by dispersing agent in aqueous suspension form. The silica-PDDA structure was generated via self-assembly electrostatic adsorption, and then blended with the NR in order to form NR/silica nanocomposite sheet. The effects of the dispersing agent types on precipitation were investigated here. The results revealed that both homo- and co-PDDA reduced the precipitation and improved the stabilization of the silica/dispersing agent colloid. However, homo-PDDA with all three molecular weights gave nearly the same median particle size and much smaller than that of co-PDDA. Compared with the pure NR, the result showed that the addition of dispersing agent clearly enhance the mechanical properties of the NR/silica nanocomposite. Comparing amongst the dispersing agent, the level of enhancement tensile and tear strength was in the order of l-PDDA > m-PDDA > h-PDDA > co-PDDA. The reason for this was not just only the reduction of silica agglomeration and increment of filler-rubber interaction but also the increase of crosslink density of the NR/silica nanocomposites. However, the onset and endset decomposition temperature of the nanocomposites was not affected by the presence of the dispersing agent. Moreover, the onset decomposition temperature was independent of the silica loading while the endset one slightly increased with increasing silica loading. The increasing amount of dispersing agent from 1 wt% to 3 wt% of silica did not enhance any properties significantly as expected. In fact, this seemed to deteriorate the properties of NR/silica nanocomposites. This was due to the formation of larger silica cluster indicated by the larger median particle size. |
Other Abstract: | วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาอิทธิพลของสารช่วยกระจายพีดีดีเอต่อสมบัติของยางธรรมชาติ/นาโนซิลิกาคอมพอสิต ปัจจัยที่ทำการศึกษาคือ น้ำหนักโมเลกุล โครงสร้างทางเคมี และปริมาณการเติมสารช่วยกระจาย สารช่วยกระจายที่ใช้มีอยู่สองประเภทประกอบไปด้วย สารช่วยกระจายพีดีดีเอเอกพันธุ์ (homo-PDDA) และสารช่วยกระจายพีดีดีเอร่วม (co-PDDA) สำหรับสารช่วยกระจายพีดีดีเอเอกพันธุ์ที่ใช้มีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างกันอยู่สามประเภทประกอบไปด้วย สารช่วยกระจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (l-PDDA) (น้ำหนักโมเลกุล = 100,000-200,000) สารช่วยกระจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลปานกลาง (m-PDDA) (น้ำหนักโมเลกุล = 200,000-350,000) และสารช่วยกระจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลสูง (h-PDDA) (น้ำหนักโมเลกุล = 400,000-500,000) อัตราส่วนปริมาณซิลิกาที่ใช้ ได้แก่ ร้อยละ 1 2 3 และ 4 โดยน้ำหนัก ในขณะที่ความเข้มข้นของสารช่วยกระจายที่ใช้อยู่ที่ ร้อยละ 1 และ 3 โดยน้ำหนักของซิลิกา ในขั้นแรกของการเตรียมพื้นผิวของนาโนซิลิกาถูกดัดแปรด้วยสารช่วยกระจายในรูปของสารแขวนลอย โครงสร้างของซิลิกา-พีดีดีเอเกิดขึ้นได้โดยใช้หลักการเซ็ลฟเอสเซมบลิแบบอาศัยการเกิดอันตรกิริยาทางไฟฟ้าสถิต หลังจากนั้นนำไปผสมกับยางธรรมชาติเพื่อให้อยู่ในรูปของแผ่นยางธรรมชาติ/นาโนซิลิกาคอมพอสิต ผลของสารช่วยกระจายประเภทต่างๆที่มีต่อการตกตะกอน แสดงให้เห็นว่าสารช่วยกระจายพีดีดีเอเอกพันธุ์และสารช่วยกระจายพีดีดีเอร่วมช่วยลดการตกตะกอนและปรับปรุงเสถียรภาพของสารแขวนลอยซิลิกา อย่างไรก็ตาม น้ำหนักโมเลกุลทั้งสามประเภทของสารช่วยกระจายพีดีดีเอเอกพันธุ์ให้ค่ากลางของขนาดอนุภาคที่ใกล้เคียงกันและมีขนาดอนุภาคที่เล็กกว่าขนาดอนุภาคที่ใช้สารช่วยกระจายพีดีดีเอร่วม เมื่อเปรียบเทียบกับยางธรรมชาติที่ไม่ได้เติมซิลิกา ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าการเติมสารช่วยกระจายสามารถเพิ่มสมบัติเชิงกลและสมบัติทางความร้อนอย่างสังเกตเห็นได้ชัด เมื่อเปรียบเทียบสารช่วยกระจายที่ใช้ทั้งหมด โดยเรียงลำดับตามการเพิ่มขึ้นจากมากไปน้อยของการทนแรงดึงและการทนแรงฉีกขาด เป็นดังนี้ สารช่วยกรจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลต่ำ, สารช่วยกระจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลปานกลาง, สารช่วยกระจายพีดีดีเอน้ำหนักโมเลกุลสูง, สารช่วยกระจายพีดีดีเอร่วม เหตุผลคือ สารช่วยกระจายไม่เพียงแต่ลดการเกิดแอกโกลเมอเรต เพิ่มอันตรกิริยาระหว่างสารตัวเติมและยางธรรมชาติ ยังเพิ่มการเชื่อมขวางของยางธรรมชาติ/นาโนซิลิกาคอมพอสิต อย่างไรก็ตาม การใช้สารช่วยกระจายไม่มีผลต่อเสถียรภาพทางความร้อนของนาโนคอมพอสิต นอกเหนือจากนั้น อุณหภูมิเริ่มต้นในการสลายตัวทางความร้อนไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณการเติมซิลิกา ในขณะที่อุณหภูมิสุดท้ายในการสลายตัวทางความร้อนเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเพิ่มปริมาณซิลิกา การเพิ่มปริมาณของสารช่วยกระจายจากร้อยละ 1 ไป 3 โดยน้ำหนักซิลิกา สมบัติต่างๆไม่เพิ่มขึ้นตามที่คาด ตามความเป็นจริง ดูเหมือนว่าสมบัติของยางธรรมชาติ/นาโนซิลิกาคอมพอสิตจะลดน้อยลง เนื่องมาจากกลุ่มก้อนซิลิกามีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งดูได้จากค่ากลางของขนาดอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ขึ้น |
Description: | Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2011 |
Degree Name: | Master of Science |
Degree Level: | Master's Degree |
Degree Discipline: | Applied Polymer Science and Textile Technology |
URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/68762 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Sci - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
5272226023.pdf | 3.45 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.