Rheological and mechanical properties in clay filled chlorinated polyethylene and natural rubber blends

การศึกษาสมบัติการไหลและสมบัติเชิงกลในพอลิเมอร์ผสมระหว่างยางคลอริเนเทตพอลิเอทธิลีนกับยางธรรมชาติโดยมีดินขาวเป็นสารตัวเติม

Name: Thitiporn Hongthong

LCSH: Polyethylene -- Mechanical properties

LCSH: Polyethylene -- Thermal properties

LCSH: Rubber

LCSH: Viscoelasticity

LCSH: Natural Rubber

Abstract: With the use of sulphur vulcanisation, blend composites of 80/20 Chlorinated polyethylene (CPE)/Natural rubber(NR) filled with various loadings of China clay were prepared. Viscoelastic, mechanical, oil resistance and thermal ageing properties of blend composites were investigated. Thereafter, the effects of silane coupling agent and organoclays on these properties were studied. With increasing china clay loading, a cure promotion phenomenon was observed. This affects the mechanical properties of the composites to some extent. China clay offers only a slight reinforcement of blend composites mainly via the hydrodynamic effect as long as the critical loading is not exceeded. Oil and thermal ageing resistance are independent of clay loading. Neither filler transient network nor strong polymer-clay interaction was observed. When silane was incorporated into 50-phr china clay filled blend composites, only a slight cure promotion phenomenon was observed. This is attributed to the presence of only a small amount of active silanol groups on clay surfaces deactivated by silane. Also, enhanced mechanical properties were noticeable with appropriate silane loading. This is caused by the improvement in polymer-clay interaction. However, with an excessive amount of silane, the plasticising effect overrides the polymer-clay interaction, giving a decrease in mechanical properties. Also, it was found that the migration of clay to the NR phase significantly increases with increased silane loading, which can be explained by the deactivation of silanol groups making clay more hydrophobic (i.e., more compatible with NR phase but less compatible with CPE phase). With the addition of 10 phr organoclay to the blends, the cure promotion phenomenon was observed which is believed to be the result of clay alkalinity. The blend with the greatest cure promotion is Bentone38, followed by 2HT-75, T50-HFP and unmodified nanoclay. Mechanical properties of blend nanocomposites are governed by strong interaction between nanoclay layer and polymer matrix, apart from the crosslink density. However, type of organoclays does not influence strongly the resistances to oil and thermal ageing. A strong Payne effect was observed in the cases of blend nanocomposites filled with Bentone38 and 2HT-75, compared with T-50 HFP and unmodified bentonite. Such an effect may be due to the presence of interconnected nanoclay platelets or tactoids associated with strong filler-polymer interaction. Referred to the Guth-Gold equation, the reinforcing effect provided by Bentone38 and 2HT-75 in blend nanocomposites is the result of combined physical and chemical interaction while that in blends with unmodified bentonite and T-50 HFP is caused mainly by physical rather than chemical interaction.

Abstract: ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาสมบัติการไหล สมบัติเชิงกล สมบัติการทนต่อน้ำมันและความร้อนของยางคู่ผสมระหว่างยางคลอริเนเทตพอลิเอทธิลีนและยางธรรมชาติในอัตราส่วนโดยน้ำหนัก 80 ต่อ 20 โดยมีดินขาวเป็นสารตัวเติมในระบบการเชื่อมโยงด้วยกำมะถัน นอกจากนี้ยังได้ศึกษาถึงผลของสารคู่ควบไซเลนและดินขาวขนาดอนุภาคนาโนต่อสมบัติต่างๆ ดังกล่าวข้างต้น จากผลการทดลองพบว่าเมื่อปริมาณของดินขาวเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้การเกิดพันธะเชื่อมโยงสูงขึ้น ทำให้คอมโพสิทที่ได้มีสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น โดยการเสริมแรงดังกล่าวเกิดผ่านกระบวนการ hydrodynamic effect เป็นหลักตราบที่ปริมาณดินขาวมีค่าน้อยกว่าวิกฤติ นอกจากนี้พบว่าสมบัติการทนต่อความร้อนและน้ำมันไม่ขึ้นกับปริมาณของดินขาว ในระบบคอมโพสิทนี้ไม่พบการเกิดโครงตาข่ายของสารตัวเติม (filler transient network) และอันตรกิริยาที่แข็งแรงระหว่างพอลิเมอร์กับดินขาวการเติมสารคู่ควบไซเลนลงในยางคู่ผสมที่มีดินขาวอยู่ 50 ส่วน ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของปริมาณพันธะเชื่อมโยงเพียงเล็กน้อยเนื่องจากปริมาณเพียงเล็กน้อยของหมู่ไซลานอลบนผิวของดินขาวที่ถูกยับยั้งด้วยสารคู่ควบไซเลน การปรับปรุงสมบัติเชิงกลสามารถทำได้โดยการใช้สารคู่ควบไซเลนในปริมาณที่เหมาะสมที่จะเพิ่มอันตรกิริยาระหว่างพอลิเมอร์และดินขาว อย่างไรก็ตามการใช้สารคู่ควบไซเลนในปริมาณที่สูงเกินไปจะส่งผลเสียต่อสมบัติเชิงกลอันเนื่องมาจากการเกิด Plasticizing effect นอกจากนี้ยังพบการเคลื่อนตัวของดินขาวเข้าไปยังวัฏภาคของยางธรรมชาติในปริมาณที่สูงขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณสารคู่ควบไซเลนอัน เนื่องมาจากจากความเป็นขั้วที่ลดลงของดินขาว ทำให้สามารถเข้ากับวัฏภาคของยางธรรมชาติได้ดีกว่าคลอลิเนเทตพอลิเอทธิลีน การเติมดินขาวขนาดอนุภาคนาโนที่ปรับสภาพด้วยสารอินทรีย์ (Organoclay) ชนิดต่างกันในปริมาณ 10 phr ลงในยางคู่ผสมจะทำให้ยางคู่ผสมมีการเชื่อมโยงพันธะมากขึ้น โดยการเพิ่มขึ้นดังกล่าวเห็นเด่นชัดที่สุดในกรณีของดินขาวชนิด Bentone38 ตามด้วยชนิด 2HT-75 ชนิด T-50 HFP และชนิดที่ไม่ได้ปรับสภาพ (Bentonite) สมบัติเชิงกลของคอมโพสิทขึ้นกับอันตรกิริยาระหว่างดินขาวกับพอลิเมอร์ผสมและความหนาแน่นพันธะข้าม อย่างไรก็ตามชนิดของดินขาวไม่ส่งผลมากนักต่อสมบัติการทนต่อน้ำมันและความร้อน ผลของเพนน์ (Payne effect) เห็นได้อย่างชัดเจนมากในกรณีของดินขาวชนิด Bentone38 และ 2HT-75 เมื่อเปรียบเทียบกับชนิด T-50 HFP และชนิดที่ไม่ได้ปรับสภาพ ซึ่งคาดว่าเกิดจากเกิดการเชื่อมโยงระหว่างชั้นของซิลิเกตในดินขาว (Tactoids) ร่วมกับอันตรกิริยาที่แข็งแรงระหว่างดินขาวกับพอลิเมอร์ผสม ผลของสมการ Guth-Gold พบว่าการเสริมแรงที่เกิดขึ้นในกรณีของดินขาวชนิด Bentone38 และ 2HT-75 เป็นผลของทั้งอันตรกิริยาเชิงกายภาพและเชิงเคมี ในขณะที่การเสริมแรงดังกล่าวในกรณีของดินขาวชนิด T-50 HFP และชนิดที่ไม่ได้ปรับสภาพเป็นผลมาจากอันตรกิริยาเชิงกายภาพเป็นหลัก

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Chakrit Sirisinha

Role: Thesis Advisors

Created: 2009-03-31

Modified: 2021-01-09

Issued: 2009-03-31

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: TH T444r 2008

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Polymer Science and Technology

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4737767.pdf	4.78 MB	64	2023-12-13 20:21:36

ใช้เวลา

-0.718661 วินาที