Improvement of adhesion between natural rubber and nitrile rubber by using adhesion promoter compound based on chlorosulfonated polyethylene and chlorinated natural rubber

การปรับปรุงสมบัติการยึดติดระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์โดยใช้สารเพิ่มการยึดติดที่มียางเอทธิลีนคลอโรซัลฟอเนตและยางธรรมชาติคลอริเนตเป็นส่วนประกอบ

Name: Pimsuda Heamtanon

LCSH: Adhesion

LCSH: Rubber

Abstract: Natural Rubber (NR) possesses good dynamic and mechanical properties. However, some of its properties such as oil resistance and weathering resistance are much lower than those of synthetic rubbers. Encasing NR with nitrile rubber (NBR) is one way of combining good properties of the two rubbers. This idea could be applied for various kinds of products, for example, hoses for transportation of oil, bridge bearings, fenders for docks and boats. However, what is required is good adhesion between NR and synthetic rubbers. This project studied the factors influencing the adhesion of NR and NBR. The adhesion promoter compound (APC) was formulated and used in solution and solid form. The role of each component in this compound was studied. The adhesive strength from a T-peel test was found to increase with increasing amounts of the active components (p-benzoquinonedioxime (BQD), N, N′-m-phenylenebismaleimide (HVA-2) and PbO2) in APC. Chlorosulfonated polyethylene (CSPE) and chlorinated natural rubber (CNR) were found to be necessary components and could not be replaced by polychloroprene (CR). In solid form, APC was prepared prior to incorporating it into NR and NBR to study its effectiveness in improving the bonding of NR//NBR. The cohesive failure (peel strength > 104 J/m2) was found with inclusion of APC 40 and 60 phr in NBR. Incorporation of APC in the NR phase caused scorching of the compound when greater than 20 phr of APC was used. The investigation of the surface property of APC-NBR blend under Atomic Force Microscopy (AFM) found the adhesive force of tip-surface increased as a function of the amount of APC. This shows that APC contributes to the adhesive strength of NR//NBR. The storage of APC-NBR showed the decrease in the adhesive strength due to pre-crosslinking which was proven by a smaller torque difference of cure test. IR investigation of stored samples illustrated the formation of oxidation product from BQD in NBR compound. The addition of CSPE in NR at 60 phr showed the cohesive failure in a peel test of NR//NBR because the chlorine (Cl) in CNR and chlorosulfonate (SO2Cl) groups in CSPE could chemically react with acrylonitrile (CN) of NBR resulting in excellent bonding of NR//NBR.

Abstract: ยางธรรมชาติเป็นยางที่มีสมบัติทางกลและสมบัติทางกลเชิงพลวัตรที่ดี อย่างไรก็ตามสมบัติบางประการของยางธรรมชาติ นั้นด้อยกว่ายางสังเคราะห์มาก อาทิเช่น การทนน้ำมันและการทนต่อสภาพอากาศ การห่อหุ้มยางธรรมชาติด้วยยางสังเคราะห์เป็นทาง เลือกหนึ่งที่จะสามารถรวมเอาคุณสมบัติที่ดีของยางทั้งสองชนิดเอาไว้ด้วยกัน ซึ่งแนวความคิดนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับผลิต ภัณฑ์ได้หลากหลายประเภท เช่น ท่อส่งน้ำมัน, ส่วนรองรับน้ำหนักของสะพาน, ยางกันกระแทกของท่าเรือ เป็นต้น การติดกันที่ดี ระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์มีความสำคัญต่อการปรับปรุงสมบัติของยางธรรมชาติโดยวิธีดังกล่าว ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อการติดกันของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์ โดยได้พัฒนาสาร ประกอบที่ช่วยส่งเสริมการยึดติด (Adhesion Promoter Compound หรือ APC) สำหรับใช้ทั้งในรูปของสารละลาย และของแข็ง ซึ่งบทบาทของแต่ละองค์ประกอบของสารประกอบตัวนี้ก็จะได้รับการศึกษาด้วย จากการศึกษาพบว่าความแข็งแรงใน การยึดติดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณองค์ประกอบว่องไว (Active components) ใน APC ซึ่งประกอบไปด้วย พารา- เบนโซควิโนนไดออกซิม (BQD), เอ็น-เอ็นไพรม์-เม็ตตา-ฟีนิลีนบิสมาลีอิมไมด์ (HAV-2) และ เลดไดออกไซด์ (PbO2) นอกจากนี้ยังพบว่ายางพอลิเอทธิลีนคลอโรซัลฟอเนต (CSPE) และยางธรรมชาติคลอริเนต (CNR) มีความจำเป็นในการช่วย เพิ่มการยึดติดและไม่สามารถแทนด้วยโพลิคลอโรพรีนได้ APC จะถูกเตรียมขึ้นก่อนแล้วจึงนำไปรวมเข้ากับยางธรรมชาติและยาง ไนไตรล์เพื่อปรับปรุงการยึดติดกันระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ ลักษณะของความเสียหายแบบโคฮีซิฟ (cohesive failure) กล่าวคือมีค่าแรงยึดติดมากกว่า 104 J/m2 เกิดขึ้นเมื่อผสม 40 และ 60 ส่วนของ APC ในยางไนไตรล์ การใส่ APC ในฝั่งของยางธรรมชาติในปริมาณที่มากกว่า 20 ส่วนนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากยางคอมพาวด์จะเกิดการสค๊อซ (scorch) การศึกษาสมบัติทางพื้นผิวของของผสมระหว่างยางไนไตรล์กับ APC ด้วยเครื่องอะตอมมิกฟอร์สไมโครสโคฟี (AFM) พบว่าแรงดึงดูดระหว่างปลายเข็มและพื้นผิวเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับปริมาณ APC แสดงว่า APC ช่วยเพิ่มแรงยึดติด ระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ การเก็บยางผสมของยางไนไตรล์กับ APC เอาไว้ทำให้ความสามารถในการยึดติดนั้นลดลง เนื่องจากเกิดปฏิกิริยาการเชื่อมโยงขึ้นก่อนซึ่งพิสูจน์ได้จากค่าความแตกต่างระหว่างกำลังบิดสูงสุดและกำลังบิดต่ำสุด (Torque difference) ลดลงในการทดสอบสมบัติการเกิดการเชื่อมโยง อินฟาเรดสเปกโตรสโครฟี (IR spectroscopy) ให้ข้อมูล ว่าชิ้นงานที่ถูกเก็บไว้จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ BQD ในยางไนไตรล์ การใส่ CSPE ในปริมาณ 60 ส่วน ในยางธรรมชาติ แสดงให้เห็นว่าการแยกกันระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์เกิดแบบโคฮีซีฟ (cohesive) เพราะหมู่คลอรีน (Cl) ใน CNR และหมู่คลอโรซัลฟอเนต (SO2Cl) ใน CSPE สามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับหมู่อะคริโลไนไตรล์ของยางไนไตรล์ ได้ ส่งผลให้เกิดการสร้างพันธะอย่างดียิ่งของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Sombat Thanawan

Role: Thesis Advisors

Created: 2005

Modified: 2553-06-11

Issued: 2010-04-26

ISBN: 9740459021

CallNumber: TH P644i 2005

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Polymer Science and Technology

Grantor: Mahidol University

©copyrights

ใช้เวลา

0.01675 วินาที