ผลของเทคนิคแช่แข็ง-ละลายที่มีต่อการสังเคราะห์ผงโบรอนคาร์ไบด์จากเซลลูโลสและกรดบอริก

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นศึกษาการสังเคราะห์โบรอนคาร์ไบด์ ด้วยการใช้กรดบอริกและไมโครคริสตัลลีนเซลลูโลส โดยนำเทคนิคการแช่แข็ง-ละลายมาใช้ในขั้นตอนการผสมสารตั้งต้นเพื่อเพิ่มความเป็นเนื้อเดียวกันส่งเสริมการเกิดปฏิกิริยาระหว่างกรดบอริกและเซลลูโลส ทั้งนี้ได้ศึกษาอิทธิพลของการปรับเปลี่ยนอัตราส่วนโดยโมลระหว่างโบรอนและคาร์บอนในสารตั้งต้นเป็น 4:1, 5:1 และ 6:1 ระยะเวลาที่ใช้ในกระบวนการแช่แข็ง 3, 6 และ 12 ชั่วโมง รวมถึงจำนวนการทำซ้ำของการแช่แข็ง-ละลายจำนวน 1, 3 และ 5 รอบ ที่มีต่อลักษณะเฉพาะของพรีเคอเซอร์และองค์ประกอบเฟสของผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ได้ จากการศึกษาการเตรียมพรีเคอเซอร์พบว่าเมื่อระยะเวลาการแช่แข็งนานขึ้นและจำนวนรอบน้อย ส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคของเซลลูโลสมีผิวเรียบกว่าการแช่แข็งด้วยระยะเวลาสั้นจำนวนหลายรอบ ซึ่งการแช่แข็งเป็นเวลา 3 ชั่วโมง จำนวน 5 รอบ ทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างกรดบอริกและเซลลูโลสได้มากที่สุด จากโครงสร้างจุลภาคแสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสมีผิวขรุขระและบิดเบี้ยวมาก เมื่อนำไปเผาไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส และสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 1350 องศาเซลเซียส เวลายืนไฟ 3 ชั่วโมง ภายใต้บรรยากาศอาร์กอน พบว่า Intensity ratio ของโบรอนคาร์ไบด์มีค่าสูงที่สุด (0.38) เมื่อใช้อัตราส่วนโดยโมลระหว่างกรดบอริกและไมโครคริสตัลลีนเซลลูโลส 5:1 และ 6:1 ซึ่งพบว่าค่า C/B2O3 ที่ได้จากการทดลองหาค่า มีค่าใกล้เคียง 3.5 มากที่สุดนั่นคือมีค่าเท่ากับ 2.5 และ 3.9 ตามลำดับ อย่างไรก็ตามผลองค์ประกอบเฟสของที่สังเคราะห์พบโบรอนคาร์ไบด์และโบรอนออกไซด์เฟสรอง และพบคาร์บอนเป็นเฟสหลัก