Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77931
Title: Preparation of heterogeneous acid catalyst from crumb rubber
Other Titles: การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ชนิดกรดจากยางครัมบ์
Authors: Natdanai Charoensuk
Advisors: Chawalit Ngamcharussrivichai
Sirilux Poompradub
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Subjects: Catalysts
Rubber
ตัวเร่งปฏิกิริยา
ยาง
Issue Date: 2013
Publisher: Chulalongkorn University.
Abstract: In this work, crumb rubber was chemically modified to sulfonic acid-containing rubber via a controlled oxidation with hydrogen peroxide or nitric acid at ambient pressure. The influences of oxidation conditions, including type and concentration of oxidizing of oxidizing agent were studied. The original and oxidized crumb rubbers were measured for the sulfur content by bomb calorimetry, the swelling degree according to ASTM D47 1 and the sol/gel ratio according to ASTM D47 1. Moreover, the physicochemical properties of rubber were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA) and acid-base titration. The results showed that the properties of the crumb rubber oxidized with only hydrogen peroxide were not significantly changed. Nitric acid and hydrogen peroxide with formic acid oxidized the crumb rubber, giving short-chain polymer with the polar acid functions. especially sulfonic acid and carboxylic acid groups. As the nitric acid had higher oxidizing power than the hydrogen peroxide, the product generated from the oxidation with nitric acid exhibited high acidity and high stability in polar /non-polar solvents. The suitable conditions for the modification of crumb rubber to sulfonic acid-containing rubber were the nitric acid concentration of 6 M at 80 ℃ for 3 h. Then the oxidized crumb rubbers were applied as the heterogeneous acid catalysts in the esterification of octanoic acid with long chain alcohols, i.e. octanol and 2 - ethyl - 1- hexanol, 120 ℃ for 8 h. The octanoic acid conversion and catalyst recovery were analyzed by the gas chromatography and the filtration, respectively. The crumb rubber oxidized by using nitric acid was successfully applied as the catalyst in the esterification in which the octanoic acid conversion was 50.4% and 75.3% for the esterification with octanol and 2 – ethyl – 1 hexanol, respectively. However, the catalyst recovery was lower than 50% due to the dissolution of catalyst in the reaction mixture.
Other Abstract: งานวิจัยนี้นำยางครัมบ์ (crumb rubber) มาดัดแปรทางเคมีเพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ชนิดกรดด้วยวิธีการออกซิเดชันเพื่อให้ได้ยางที่มีหมู่กรดซัลโฟนิกในโครงสร้างโดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หรือกรด ไนตริกเป็นสารออกซิไดซ์ ที่ความดันบรรยากาศ ศึกษาผลของปัจจัยในการออกซิไซด์ ได้แก่ ชนิดและความเข้มข้นของสารออกซิไดซ์ ยางครัมบ์ก่อนและหลังการออกซิไดซ์ถูกวิเคราะห์หาปริมาณของซัลเฟอร์ด้วยเทคนิค บอมบ์แคลอรีเมทรี (ASTM D3177) อัตราส่วนการบวมตัว (ASTM D471) สัดส่วนโซลต่อเจล (ASTM D3616) และสมบัติทางกายภาพ และเคมีอื่น ๆ ด้วยเทคนิค Fourier-transform infrared-spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA) acid-base titration ผลการวิจัยพบว่าการออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพียงอย่างเดียวไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของยางครัมบ์อย่างมีนัยสำคัญ การใช้กรดไนตริกหรือไฮโดรเจนเปอร์ ออกไซด์ร่วมกับกรดฟอร์มิกสามารถออกซิไดซ์โครงสร้างของยางครัมบ์ได้ผลิตภัณฑ์เป็นพอลิเมอร์สายสั้นที่มีหมู่ฟังก์ชันมีขั้วชนิดกรด เช่น หมู่กรดซัลโฟนิก หมู่กรดคาร์บอกซิลิก เป็นต้น การออกซิเดชันด้วยกรดไนตริก จะมีความรุนแรงมากกว่า ทำให้ยางที่ออกซิไดซ์ด้วยกรดไนตริก (CR-HNO₃) มีความเป็นกรดสูงและมีแนว โน้มการคงตัวในสารละลายไม่มีขั้วและมีขั้วมากกว่ายางที่ออกซิไดซ์ด้วยไฮโดนเจนเปอร์ออกไซด์ (CR-H₂O₂) โดยภาวะที่เหมาะสมในการออกซิไดซ์ยางครัมบ์ คือการใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้น 6 โมลาร์ อุณหภูมิใน การออกซิไดซ์ 80 องศาเซลเซียส ระยะเวลา 3 ชั่วโมง หลังจากนั้นนำยางที่ผ่านการออกซิไดซ์ไปทดสอบการเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกรดออกทาโนอิกและแอลกอฮอล์สายโซ่ยาว ได้แก่ ออกทานอลและ 2- เอทิล-1-เฮกชานอล อุณหภูมิทำปฏิกิริยา 120 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 8 ชั่วโมง วิเคราะห์การเปลี่ยนของกรดออกทาโนอิก (octanoic acid conversion) ด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี (GC) และศึกษาการนำ กลับของตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst recovery recovery) พบว่า CR-HNO₃ มีความเหมาะสมสำหรับใช้ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยามากกว่า CR-H₂O₂ โดยให้การเปลี่ยนของกรดออกทาโนอิก 50.4% และ 75.3% เมื่อใช้ ออกทานอลและ 2-เอทิล-1เฮกซานอลเป็นแอลกอฮอล์ตามลำดับอย่างไรก็ดีการนำกลับของตัวเร่งปฏิกิริยามีค่าต่ำ (< 50.0%) เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาบางส่วนละลายในของผสมของปฏิกิริยาบางส่วนละลายในของผสมของปฏิกิริยา
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Petrochemistry and Polymer Science
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77931
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.1966
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2013.1966
Type: Thesis
Appears in Collections:Grad - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Natdanai_ch_front_p.pdfCover and abstract1.06 MBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_ch1_p.pdfChapter 1731.63 kBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_ch2_p.pdfChapter 21.77 MBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_ch3_p.pdfChapter 31.24 MBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_ch4_p.pdfChapter 43.49 MBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_ch5_p.pdfChapter 5631.06 kBAdobe PDFView/Open
Natdanai_ch_back_p.pdfReference and appendix1.16 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.