การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ชนิดกรดจากยางวัลคาไนซ์สำหรับเอสเทอริฟิเคชัน

Abstract

งานวิวัยนี้ศึกษาการดัดแปรเชิงเคมีของยางธรรมชาติวัลคาไนซ์ (vulcanized rubber) เพื่อใช้เป็นตัว เร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ชนิดกรดด้วยวิธีการออกซิเดวันเพื่อให้ได้หมู่กรดซัลโฟนิกในโครงสร้างโดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) ร่วมกับกรดฟอร์มิก (HCOOH) ศึกษาผลของปริมาณซัลเฟอร์ (S) และอัตราส่วนสารตัวเร่งต่อปริมาณซัลเฟอร์ (A/S) ในยางธรรมชาติวัลคาไนซ์เริ่มต้น และผลของภาวะในการออกซิไดซ์ ได้แก่ ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ อัตราส่วนโดยโมลของไฮโดรเจนเปอร์ออำไซด์ต่อกรดฟอร์มิกและอัตราส่วนโดยมวลของยางต่อสารละลายออกซิไดซ์ ยางธรรมชาติวัลคาไนซ์ก่อน (VR) และหลังการออก ซิไดซ์ (OVR) ถูกวิเคราะห์หาปริมาณของซัลเฟอร์ด้วยเทคนิคบิมบ์แคลอรีเมทรี (ASTM D3177) อัตราส่วนการบวมตัว (ASTM D471) สัดส่วนโซลต่อเจล (ASTM D3616) และสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่น ๆ ด้วยเทคนิค Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning electron microscopy (SEM), Thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA) และ acid-base titration พบว่า ยางธรรมชาติวัลคาไนซ์หลังการออกซิไดซ์ได้ผลิตภัณฑ์เป็นพอลิเมอร์สายสั้นที่มีหมู่ฟังก์ชันมีขั้วชนิดกรด เช่น หมู่กรดซัลโฟนิก หมู่กรดคาร์บอกซิลิก เป็นต้น โดย OVR-4 ที่มาจาก VR เริ่มต้นที่ใช้ s = 5 phr และมี อัตราส่วน A/S = 7.25 ผ่านการออกซิไดว์เป็นพอลิเมอร์ที่เหมาะสมสำหรับงานด้านตัวเร่งปฏิกิริยามากที่สุดเพราะมีปริมาณซัลเฟอร์สูง (1.47 มิลลิโมลต่อกรัม), ปริมาณตำแหน่งกรดสูง (0.96 มิลลิโมลติ่กรัม) และมีความคงตัวในตัวทำละลายโทลูอีนและเอทานอลสูง อีกทั้งยังสามารถเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกรดออกทาโนอิกกับ 1-ออกทานอล ภาวะอุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 8 ชั่วโมง วิเคราะห์การเปลี่ยนของกรดออกทาโนอิก (octanoic acid conversion) ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี (GC) ให้การเปลี่ยนของกรดออกทาโนอิกร้อยละ 86.4 ซึ่งความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันเทียบเคียงได้กับตัวเร่งปฏิกิริยาเกรดการค้า Amberlyst15 แต่การนำกลับของตัวเร่งปฏิกิริยามีค่าต่ำ เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาบางส่วนละลายในของผสมของปฏิกิริยา