การดัดแปรยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์โดยกระบวนการโซล-เจลด้วยซิลิกาเพื่อประยุกต์ในงานเคลือบผิว

Abstract

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อศึกษาการสังเคราะห์ยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ดัดแปร และนำไปใช้เป็นสารยึดในสูตรสารเคลือบผิว โดยการดัดแปรโครงสร้างทางเคมีของยางธรรมชาติใน 2 ขั้นตอน ขั้นแรกทำการสังเคราะห์ยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ผ่านปฏิกิริยา ‘อินซิทู’ อิพ็อกซิเดชันจากน้ำยางธรรมชาติ โดยใช้ความเข้มข้นของกรดในการเกิดปฏิกิริยาที่อัตราส่วนโดยโมลของหน่วยไอโซ พรีน : กรดฟอร์มิก : ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เท่ากับ 1 : 0.3 : 0.6 และให้ปฏิกิริยาดำเนินไปเป็นเวลา 2 ชั่วโมง, 12 ชั่วโมง และ 48 ชั่วโมง ตามลำดับ เพื่อให้ได้ปริมาณของหมู่อิพ็อกไซด์ร้อยละ 10, ร้อยละ 30 และร้อยละ 50 โดยโมล จากนั้นนำยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ที่เตรียมได้มาดัดแปรโดยกระบวนการโซล-เจล ด้วย ‘อินซิทู’ ซิลิกา และใช้เตตระเอทอกซีไซเลน (TEOS) เป็นสารเริ่มปฎิกิริยา โดยมีการแปรเปลี่ยนตัวแปรที่มีผลกระทบต่อการเกิดปฏิกิริยาโซล-เจล ได้แก่ อัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเตตระเอทอกซีไซเลน ปริมาณเตตระเอทอกซีไซเลน และอุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยา พบว่าการเพิ่มอัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเตตระเอทอกซีไซเลนส่งผลให้ซิลิกากระจายตัวได้ดีขึ้นในน้ำยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ นอกจากนี้การเพิ่มปริมาณเตตระเอทอกซีไซเลนและปริมาณของหมู่อิพ็อกไซด์ ส่งผลให้เกิดอันตรกิริยาที่ดีระหว่างซิลิกาและยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ ทำให้ได้ ‘อินซิทู’ ซิลิกาเพิ่มขึ้น ภาวะที่เหมาะสมในการเกิดปฏิกิริยาโซล-เจล คือ การใช้ปริมาณเตตระเอทอกซีไซเลนร้อยละ 20 โดยน้ำหนักด้วยปริมาณหมู่อิพ็อกไซด์ร้อยละ 50 โดยโมล (ENR-50) และใช้อัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเตตระเอทอกซีไซเลนเท่ากับ 70.40 : 1 ที่อุณหภูมิห้อง เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นนำยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ดัดแปรที่เตรียมได้ไปใช้เป็นสารยึดในสูตรสารเคลือบผิว และขึ้นรูปเป็นฟิล์มแห้ง เพื่อศึกษาสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ การยึดเกาะ ความแข็ง ความอ่อนตัวไม่เปราะ และความทนทานต่อแรงกระแทก โดยเปรียบเทียบกับสูตรสารเคลือบผิวที่ใช้สารยึดทางการค้า พบว่าสมบัติทางกายภาพของฟิล์มสารเคลือบขึ้นอยู่กับปริมาณสารยึดและปริมาณสารที่ไม่ระเหยในสูตรสารเคลือบผิว