A study of abrasion resistance of in situ silica reinforced natural rubber composites

การศึกษาความต้านทานต่อการสึกหรอของวัสดุคอมโพสิตจากยางธรรมชาติและอินซิตูซิลิกา

Name: Nichakan Panichkul.

keyword: In situ silica.

LCSH: Abrasion resistance.

; Natural rubber.

LCSH: Rubber -- Reinforcement.

Abstract: This research aimed to prepare natural rubber (NR) composites filled with in situ silica to improve abrasion resistance. In situ silica filled in NR matrix was carried out by sol-gel method with tetraethyl orthosilicate (TEOS), catalyzed by n-octylamine, and using bis[3-(triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide (TESPT) as silane coupling agent for silica surface treatment. The effect of immersion time in TEOS and reaction time with catalyst on in situ silica generation were studied. The optimal in situ silica content was achieved at 37 parts per hundred of rubber (phr). The morphology in situ silica in terms of dispersion and particles size of in situ silica was investigated by using scanning electron microscope. The size of silica particles was approximately 200 nm. Agglomerates were significantly reduced after TESPT treatment leading to improved silica dispersion. In situ silica reinforced NR vulcanizates were prepared and characterized compared to commercial silica. The good compatibility between TESPT-treated silica particles and NR matrix resulted in the improvement of mechanical and physical properties. The performance of in situ silica filled NR composites with TESPT in abrasion resistance properties was really improved, nevertheless, commercial silica filled NR composites offered more favorable outcome. In this study, as the modulus at low strain of in situ silica makes it suitable for applications requiring high modulus at low strain, like vibration isolation systems, while commercial silica, even when poorly dispersed, maintained solid mechanical and abrasion resistance properties due to higher amount of silanol groups on its surface reacting more with TESPT than in situ silica. These materials are in a wide range of rubber applications.

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมวัสดุคอมโพสิตจากยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยอินซิตูชิลิกา เพื่อปรับปรุงความต้านทานต่อการสึกหรอ การสังเคราะห์อินชิตูซิลิกาในเมทริกซ์ยางโดยปฏิกิริยาโซล-เจลด้วยเตตระเอทิลออร์โธซิลิเกต (TEOS) ถูกเร่งปฏิกิริยาด้วย n-octylamine และมีการใช้สารเชื่อมประสานไซเลน (TESPT) เพื่อปรังปรุงผิวซิลิกา มีการศึกษาผลของเวลาการแช่ใน TEOS และเวลาที่ทำปฏิกิริยากับตัวเร่งต่อการสังเคราะห์อินซิตูซิลิกา ปริมาณของอินซิตูซิลิกาที่สังเคราะห์ได้อยู่ที่ 37 ส่วนเมื่อเทียบกับยาง 100 ส่วน การตรวจสอบลักษณะของอนุภาคและการกระจายตัวของอินซิตูซิลิกาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าอินซิตูซิลิ-กามีขนาดอนุภาคประมาณ 200 นาโนเมตร และกระจายตัวในเมทริกซ์ยางได้ดีขึ้นจากการใช้ TESPT ยางวัลคาไนซ์ที่เสริมแรงด้วยอินซิตูซิลิ-กาถูกเตรียมขึ้นและนำไปทดสอบเปรียบเทียบกับซิลิกาเชิงพาณิชย์ พบว่าซิลิกาที่ถูกปรับปรุงผิวด้วย TESPT สามารถเข้ากันได้ดีกับเมทริกซ์ยางส่งผลให้สมบัติทางกลและทางกายภาพดีขึ้นประสิทธิภาพของยางคอมโพสิตที่เสริมแรงด้วยอิซิตูซิลิกาที่ผ่านการปรับปรุงผิวด้วย TESPT ให้คุณสมบัติในการต้านทานการสึกหรอที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตามยางคอมโพสิตที่เสริมแรงด้วยซิลิกาเชิงพาณิชย์ยังให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า จากการศึกษานี้พบว่าเนื่องจากโมดูลัสที่ความเครียดต่ำที่ได้จากอินซิตูซิ-ลิกาทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการโมดูลัสสูงที่ความเครียดต่ำ เช่น ระบบรองรับการสั่นสะเทือน ในขณะที่ซิลิกาเชิงพาณิชย์ยังคงรักษาสมบัติทางกลและการต้านทานการสึกหรอได้ดีแม้ว่ามีการกระจายตัวที่ไม่ดีมากเท่าอินซิตูซิลิกา ทั้งนี้เนื่องมาจากปริมาณหมู่ไซลานอลที่ผิวมีมากกว่าจึงส่งผลให้มีการเกิดปฏิกิริยากับ TESPT ที่สูงกว่าอินซิตูซิลิกา วัสดุเหล่านี้จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ยางได้อย่างหลากหลาย

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. Central Library

Address: BANGKOK

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: Atitaya Tohsan

Role: thesis advisor.

Email : atitaya.t@eng.kmutnb.ac.th

Created: 2023

Modified: 2568-09-24

Issued: 2025-01-06

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Materials Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology North Bangkok

©copyrights King Mongkut's University of Technology North Bangkok

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B1767895x.pdf	7.88 MB

ใช้เวลา

0.018167 วินาที