A study to improve adhesion between surface grafted polyethylene and epoxy resin

การศึกษาเพื่อปรับปรุงการยึดติดระหว่างพอลิเอทิลีนที่ทำการกราฟท์แล้วกับอีพอกซีเรซิน

Name: Jittrawadee Phunkum

LCSH: Polyethylene

LCSH: Drift mobility

LCSH: Adhesion

LCSH: Epoxy resins

Abstract: This study was aimed to find methods to improve adhesion between surface grafted polyethylene and epoxy resin. PE film and fiber were grafted with two types of water soluble vinyl monomer. These were acrylamide (AAm) and acrylic acid (AA). Grafting was carried out using the 2-stage method. Hydroxylation by thermal decomposition of potassium persulfate (K2S2O8) was first carried out to create hydroxyl groups on PE surface. The second stage was grafting of the monomers onto functionalised surface. The grafting reaction was carried out in aqueous solution by ceric ion technique. Thermogravimetric (TG) analysis, ATR-FTIR spectroscopy were used to investigate changes in surface properties. Surface structure of interface and surface rigidity were observed by atomic force microscopy (AFM). Interfacial adhesion of PE film and fiber with epoxy resin were measured by peel test and pull out test, respectively. The peel strength of PE film grafted with AA (AA-g-PE) was found to be over 2 times greater than that of PE film grafted with AAm (AAm-g-PE). This could be due to different extent of grafting and the nature of grafted chains. Reducing moisture content in both the AA and AAm grafted layers by drying in vacuum oven lowers interfacial adhesion with epoxy resin, attributable to reducing grafted chain mobility and increasing surface rigidity. However, when PE-g-AAm film was immersed in water at room temperature before assembling with epoxy resin, the peel strength was found to increase by 8 times. An improvement of about 40 times in peel strength was observed when using 80°C water. This significant improvement is likely to be due to an increase in chain mobility in swelled polyacrylamide. By contrast, swollen PE-g-AA film exhibited lower peel strength with epoxy resin. Since AA grafted chain had already high flexibility, adhesion of AA could not be improved by increasing grafted chain mobility through swelling. The extent of reaction, investigated with ATR-FTIR, in swollen grafted chains was not clearly observed. This result suggested that swelling increases interfacial adhesion through increasing physical interaction of grafted chains and epoxy resin.

Abstract: การศึกษานี้ทำเพื่อหาวิธีเพื่อปรับปรุงการยึดติดระหว่างพื้นผิวของพอลิเอทิลีนทำการกราฟท์แล้วกับอีพอกซีเรซิน โดยการใช้พอลิเอทิลีนที่ทำการกราฟท์ด้วยไวนิลมอนอเมอร์ที่ละลายน้ำได้ 2 ชนิด คือ อะคริลาไมด์และกรดอะคริลิก โดย ใช้วิธีแบบ 2 ขั้นตอน ขั้นแรกคือการทำปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันเพื่อเพิ่มหมู่ไฮดรอกซิลลงบนผิวของพอลิเอทิลีน โดยการ สลายโพแทสเซียมเปอร์ซัลเฟตด้วยความร้อน ขั้นที่ 2 คือการทำปฏิกิริยาการกราฟท์ด้วยมอนอเมอร์ที่มีขั้วลงบนผิวของพอ ลิเอทิลีนที่ทำการเพิ่มหมู่ฟังก์ชันแล้ว โดยใช้เทคนิคซีริคไอออน เทอร์โมกราวิเมทริก และ อินฟราเรดสเปกโตรสโคปีติด ตาม การเปลี่ยนแปลงของสภาพผิว ใช้เครื่องอะตอมมิกฟอร์สไมโครสโคป (AFM) ในการศึกษาสมบัติของพื้นผิวและความ แข็งของผิว ทดสอบการยึดติดที่ผิวของฟิล์มกับอีพอกซีเรซินด้วยเทคนิคพุลเอาท์เทสท์และทดสอบการยึดติดที่ผิวของเส้น ใยพอลิเอทิลีนกับอีพอกซีเรซินด้วยเทคนิคพีลเทสท์พบว่าค่าการยึดติดของฟิล์มที่ผ่านการกราฟท์ด้วยกรดอะคริลิกจะสูง กว่าฟิล์มที่ผ่านการกราฟท์ด้วยอะคริลาไมด์ประมาณ 2 เท่าซึ่งน่าจะมีสาเหตุมาจากปริมาณการกราฟท์และธรรมชาติของ สายโซ่ที่ต่างกัน การลดปริมาณความชื้นในชั้นกราฟท์ของทั้งพอลิอะคริลาไมด์ และพอลิอะคริลิกแอซิดโดยการอบในตู้อบ สูญญากาศทำให้ค่าการยึดติดกับอีพอกซีเรซินลดลงซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากการลดความสามารถในการเคลื่อนที่ของสายโซ่ พอลิเมอร์และความแข็งที่ผิวที่เพิ่มขึ้น แต่เมื่อทำให้พอลิอะคริลาไมด์บนพื้นผิวของพอลิเอทิลีนบวมตัวด้วยน้ำที่อุณหภูมิ ห้อง จะพบว่าค่าการยึดติดเพิ่มขึ้นถึง 8 เท่าจากฟิล์มที่ไม่ได้ทำการบวมตัว และเพิ่มขึ้นสูงถึง 40 เท่าเมื่อทำการบวมตัวในน้ำ ร้อนที่อุณหภูมิ 80 °C การเพิ่มขึ้นของการยึดติดนี้ คาดว่าจะเป็นผลมาจากความสามารถในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้นของสายโซ่ ของพอลิอะคริลาไมด์หลังการบวมตัว ในขณะที่การบวมตัวของพอลิอะตริลิกแอซิดบนพื้นผิวของพอลิเอทิลีนมีผลให้การ ยึดติดลดลงเนื่องจากสายโซ่ของพอลิอะคริลิกแอซิดสามารถเคลื่อนที่ได้ดีอยู่แล้วการบวมตัวจึงไม่ช่วยเพิ่มความสามารถใน การยึดติด จากการศึกษาปริมาณการเกิดปฏิกิริยาของสายโซ่ของพอลิอะคริลาไมด์ที่บวมตัวแล้วกับอีพอกซีเรซินด้วย อินฟราเรดสเปกโตรสโคปี พบว่าการบวมตัวไม่ทำให้ปริมาณของปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสายโซ่ของพอลิอะคริลาไมด์กับ อีพอกซีเรซิน เพิ่มขึ้น จึงอาจสรุปได้ว่าการเพิ่มการยึดติดโดยการบวมตัวเป็นผลมาจากการเพิ่มอันตรกิริยาทางกายภาพ

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Taweechai Amornsakchai

Role: Thesis Advisors

Created: 2005

Modified: 2553-06-17

Issued: 2009-07-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9740466753

CallNumber: TH J61s 2005

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	4536708.pdf	1.01 MB	28	2022-11-05 20:03:17

ใช้เวลา

0.382188 วินาที