ผลของสารประสานต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ประกอบแต่งไม้พลาสติก ที่เตรียมจากพอลิไวนิลคลอไรด์

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาผลของสารประสานต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุประกอบแต่งไม้พลาสติกเพื่อใช้ทดแทนไม้ธรรมชาติ ไม้พลาสติกที่ใช้ในงานวิจัยนี้เตรียมจากพอลิไวนิลคลอไรด์(PVC) กับวัสดุเสริม 3 ชนิด ได้แก่ แกลบ เถ้าแกลบ และไม้เต็ง สารประสานกลุ่มอะมิโนไซเลนที่ใช้ได้แก่ N-(b-aminoethhyl)-g-aminopropyl-trimethoxysilane ตัวแปรที่ศึกษาในงานวิจัยนี้ได้แก่ ปริมาณของสารประสาน ซึ่งใช้ 0.2 0.4 0.6 0.8 และ 1.0% โดยน้ำหนักและปริมาณของวัสดุเสริมซึ่งเติม 2 ระดับ ได้แก่ 20 และ 60 phr และขนาดอนุภาคของวัสดุเสริมแต่ละชนิดซึ่งบดและแยกใช้ขนาด 45 75 106 180 และ 250 ไมครอน การศึกษาหมู่ฟังก์ชันที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของอะมิโนไซเลนกับไม้พลาสติกด้วย FTIR พบการเกิดปฏิกิริยาระหว่างหมู่ไซเลนอล Si(OH)3 ของอะมิโนไซเลนกับหมู่ไฮดรอกซิล(Si-OH) ของแกลบและSiO2ของเถ้าแกลบเกิดเป็นหมู่ Si-O-Si ส่วนปฏิกิริยาของหมู่ไซเลนอล Si(OH)3ในอะมิโนไซเลนกับC-OHในไม้เต็งเกิดเป็นหมู่ Si-O-C ทำให้การยึดติดที่ผิวระหว่าง PVC กับวัสดุเสริมดีขึ้น จากการทดสอบสมบัติเชิงกล พบว่า มอดูลัสแรงดึง แรงดัดโค้งและแรงกดอัด มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปรับแต่งพื้นผิววัสดุเสริมด้วยอะมิโนไซเลน ช่วงความเข้มข้น 0.6-0.8% โดยน้ำหนัก และปริมาณของวัสดุเสริมทั้ง 3 ชนิด เพิ่มจาก 20 เป็น 60 phr การทนต่อแรงดึงลดลงเมื่อเพิ่มปริมาณวัสดุเสริมทั้ง 3 ระบบ เนื่องจากอนุภาคของวัสดุเสริมเข้าไปขัดขวางการเคลื่อนขยับและคลายขดของโมเลกุล PVC ทำให้ไม้พลาสติกยืดตัวได้น้อยลง และการทนต่อแรงดัดโค้งและแรงกดอัดมากขึ้นเมื่อปรับแต่งพื้นผิววัสดุเสริมด้วยอะมิโนไซเลนและเพิ่มปริมาณวัสดุเสริมจาก 20 เป็น 60 phr แต่การทนต่อแรงกระแทกลดลงและการยืดภายใต้แรงดึง แรงดัดโค้งและแรงกดอัดลดลงเมื่อปริมาณวัสดุเสริมเพิ่มมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบขนาดอนุภาคของวัสดุเสริมที่ปรับแต่งพื้นผิวด้วยอะมิโนไซเลน พบว่าขนาดอนุภาคไม่มีผลต่อสมบัติเชิงกลอย่างเห็นได้ชัด การศึกษาเชิงความร้อนพบว่า เมื่อเพิ่มปริมาณวัสดุเสริมหรือมีการปรับแต่งพื้นผิววัสดุเสริมด้วยอะมิโนไซเลนมีผลทำให้อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว(Tg) เพิ่มสูงขึ้น และอุณหภูมิการโค้งงอของชิ้นงานเพิ่มขึ้น เนื่องมาจากการยึดติดระหว่างอนุภาคของวัสดุเสริมและ PVC ดีขึ้น สามารถทนต่อแรงดัดโค้งภายใต้อุณหภูมิสูงขึ้นได้ เมื่อเปรียบเทียบกับ WPC ที่ไม่ปรับแต่งพื้นผิววัสดุเสริมด้วยสารประสาน