Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36773
| Title: | ผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งต่อสมบัติเชิงกลของยางสไตรีน-บิวทาไดอีนและยางบิวทาไดอีน |
| Other Titles: | Effects of sulfur to accelerator ratio on mechanical properties of styrene-butadiene rubber and butadiene rubber |
| Authors: | ทวนทน ทวยมาตร |
| Advisors: | กนกทิพย์ บุญเกิด ชูเดช ดีประเสริฐกุล |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Kanoktip.B@Chula.ac.th ไม่มีข้อมูล |
| Subjects: | ยาง กำมะถัน สไตรีน บิวทาไดอีน Rubber Sulfur Styrene Butadiene |
| Issue Date: | 2554 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งไดไซโคเฮกซิล-2-เบนโซไทเอโซซัลฟีนาไมด์ต่อสมบัติเชิงกลของยางสไตรีน-บิวทาไดอีน (SBR) และยางบิวทาไดอีน (BR) ซึ่งสัดส่วนโดยน้ำหนักระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งที่ใช้ศึกษาคือ 6.67 3.20 1.92 1.17 และ 0.26 อัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งสามสัดส่วนแรกจัดเป็นระบบการคงรูปแบบประสิทธิภาพต่ำ (CV) สองอัตราส่วนถัดไปจัดเป็นระบบการคงรูปแบบกึ่งประสิทธิภาพ (Semi-EV) และแบบประสิทธิภาพสูง (EV) ตามลำดับ นอกจากนี้ยังมีอีกหนึ่งสูตรสารประกอบยางซึ่งคงรูปด้วยระบบ EV ถูกเตรียมขึ้นโดยการใช้สารให้กำมะถันเทตระเมทิลไทยูแรมไดซัลไฟด์ (TMTD) ซึ่งทำหน้าที่เป็นทั้งสารให้กำมะถันและสารเร่งแทนการใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่ง สำหรับที่สัดส่วนกำมะถันและสารเร่งหนึ่ง ๆ ยางคอมพาวนด์ที่มีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางตั้งแต่ 25 ถึง 250 mol/m3 จะถูกเตรียมขึ้น ผลการทดลองพบว่า ผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งต่อสมบัติเชิงกลของ SBR จะคล้ายคลึงกับกรณีของยาง BR ต่างกันเล็กน้อยในบางสถานการณ์ เมื่ออัตราส่วนระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งลดลงจาก 6.67 เป็น 3.20, 1.92, และ 1.17 สมบัติความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดของยางมีค่าใกล้เคียงกันและไม่ขึ้นกับปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งที่ใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่งและที่ใช้ TMTD มีค่าความทนแรงดึงใกล้เคียงกันและต่ำที่สุด การเพิ่มขึ้นของปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางส่งผลให้ค่าความทนแรงดึงลดลงอย่างมาก สำหรับความต้านทานการฉีกขาด พบว่าที่ปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางน้อยกว่า 100 mol/m3 ยาง SBR ที่คงรูปด้วย TMTD มีค่าความต้านทานการฉีกขาดสูงที่สุด ในขณะที่สูตรยางที่เหลือมีค่าความต้านทานการฉีกขาดที่ใกล้เคียงกัน แต่ที่ปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางมากกว่า 100 mol/m3 ยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งสองแบบมีค่าความต้านทานการฉีกขาดใกล้เคียงกันและต่ำที่สุด การเพิ่มขึ้นของปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางส่งผลให้ค่าความต้านทานการฉีกขาดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับยาง BR เมื่อมีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางน้อยกว่า 50 mol/m3 ยางที่คงรูปด้วยกำมะถันและสารเร่งที่อัตราส่วน 0.26 มีค่าความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดสูงที่สุด แต่เมื่อปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางมากกว่า 50 mol/m3 พบว่าอัตราส่วนระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งและปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางไม่มีผลแต่อย่างไรต่อความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาด เมื่อเปรียบเทียบสูตรยางที่มีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางที่ใกล้เคียงกัน พบว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า - 40oC ยาง SBR ที่คงรูปด้วยกำมะถันและสารเร่งที่อัตราส่วนตั้งแต่ 6.67 ถึง 0.26 จะมีค่ามอดูลัสสะสมใกล้เคียงกันและสูงกว่าสูตรยางที่คงรูปด้วย TMTD ค่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งคล้ายแก้ว (Tg) มีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่ออัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งที่ใช้ลดลง และสูตรยางที่ใช้ TMTD ในการคงรูปจะมีค่า Tg ต่ำที่สุด ความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากของยาง SBR และยาง BR มีแนวโน้มลดลงตามขนาดของรอยบากที่ใหญ่ขึ้น ยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งที่ใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่งและที่ใช้ TMTD มีความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากที่ใกล้เคียงกันและมีค่าน้อยกว่าระบบการคงรูปอื่น ๆ อย่างชัดเจน ในขณะที่ระบบการคงรูปที่ต่างกันไม่ส่งผลต่อค่าความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากของยาง BR เลย ตำแหน่งพีคของกำมะถันที่ทดสอบด้วยเทคนิค XANES ของยาง SBR และยาง BR มีแนวโน้มที่จะเลื่อนไปที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นเมื่ออัตราส่วนของกำมะถันต่อสารเร่งลดลง ซึ่งผลที่ได้นี้บ่งชี้ว่าอัตราส่วนของกำมะถันต่อสารเร่งที่ลดลงส่งผลให้ลักษณะการเชื่อมขวางที่เกิดขึ้นมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบมอนอซัลฟิดิกและไดซัลฟิดิกเพิ่มขึ้น |
| Other Abstract: | This research studied the effects of sulfur to N,N'-Dicyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide accelerator (S/A) ratio on mechanical properties of styrene-butadiene rubber (SBR) and butadiene rubber (BR). The weight ratios of S/A used in this study were 6.67, 3.20, 1.92, 1.17, and 0.26. The first three S/A ratios were classified as conventional vulcanizing system (CV). The next two ratios were counted as semi-efficiency vulcanizing (Semi-EV) and efficiency vulcanizing system (EV), respectively. In addition, one more rubber compound cured with EV system was prepared using a sulfur donor, tetramethylthiuram disulfide (TMTD), acting as sulfur and accelerator, rather than using sulfur accompanied with accelerator. For each S/A ratio, a series of compounds with crosslink densities varying from 25 to 250 mol/m3 was prepared. The results showed that the effects of S/A ratio on mechanical properties of SBR were close to those of BR with a slight difference under some circumstances. For both SBR and BR, when decreasing the S/A ratios from 6.67 to 3.20, 1.92, and 1.17, tensile and tear strength were nearly the same. Moreover the strengths of these compounds were independent of the crosslink density. For SBR cured with EV system, the tensile strength of the compound cured with sulfur and accelerator at the ratio of 0.26 was similar to that of the one cured with TMTD. Compared with other curing systems, SBR cured with EV system had the lowest tensile strength. And the increase in crosslink density now significantly caused the reduction of the tensile strength. For tear strength, the result showed that when crosslink density was less than 100 mol/m3, SBR cured with TMTD showed the highest tear strength whereas the rest had nearly the same tear strength. However, above 100 mol/m3, SBR cured with EV system no matter using sulfur and accelerator at the ratio of 0.26 or TMTD had the lowest tear strength. The increase in crosslink density reduced the tear strength of SBR cured with EV system significantly. For BR with crosslink density less than 50 mol/m3, the one cured with sulfur and accelerator at ratio of 0.26 showed highest tensile and tear strength. But above 50 mol/m3, both curing system and crosslink density did not have any significant effect on the strength. Comparison amongst rubbers which had the same crosslink density, it was found that when temperature was lower than -40 oC, SBR cured with TMTD had lowest storage modulus while SBR cured with sulfur and accelerator at various ratios had the same storage modulus. The glass transition temperature (Tg) decreased with decreasing of S/A ratio. And SBR cured with TMTD showed lowest Tg. The cut growth resistance of SBR and BR decreased with increasing of cut size. The cut growth resistances of SBR cured with sulfur and accelerator at ratio of 0.26 and cured with TMTD were the same but lower than those of SBR cured with the other cure systems. On the other hand, for BR, the difference in curing systems did not effect on the cut growth resistance. The position of sulfur peak of SBR and BR detected by XANES shifted to the higher energy with the decreasing of S/A ratios. This indicated that the decreasing of S/A ratios resulted the cured rubber in having the higher proportion of monosulfidic and disulfidic linkages. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554 |
| Degree Name: | วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์และเทคโนโลยีสิ่งทอ |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36773 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.761 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2011.761 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Sci - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| tuanton_tu.pdf | 4.14 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.