Improvement of bonding between natural rubber and nitrile rubber by chlorination of natural rubber surface

การปรับปรุงสมบัติการยึดติดระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์โดยวิธีคลอริเนชั่นบนพื้นผิวของยางธรรมชาติ

Name: Patcharin Thamasirianunt

LCSH: Adhesion

LCSH: Nitrile rubber

LCSH: Polymers -- Surfaces

LCSH: Rubber chemistry

ThaSH: Rubber -- Curing

LCSH: Rubber to metal bonding

Abstract: Natural rubber (NR) and nitrile butadiene rubber (NBR) exhibit different mechanical properties. NR is known as a better dynamic and mechanical material than nitrile rubber. NR contains some poor properties such as low oil and weathering resistance. Encasing NR with nitrile rubbers is one way to combine the good properties of these two kinds of rubbers. However, the adhesion between them is naturally poor. It is probably improved by chemical surface treatment especially chlorination of the NR surface. In this research, a NR sheet was chlorinated in a mixture of sodium hypochlorite and hydrochloric acid solution. The available free chlorine was 0.15% mole approximately. The chlorination time was covered a range of 0-30 minutes. The degree of chlorination determined by X-ray absorption spectroscopy (XAS) increased with chlorination time up to 10 minutes and leveled off afterwards. The surface properties of the chlorinated NR sheet investigated by Atomic Force Microscopy (AFM) showed the surface stiffness and roughness increased steeply with treatment time. Adhesion between chlorinated NR and NBR shows the maximum peel strength at 1 min of chlorination time. That proved their adhesion depended not only on the amount of chlorine substitution on the NR surface but that surface properties also played an important role in the adhesion of NR//NBR. Other parameters such as the effect of chlorination on uncured NR, carbon black loading in NR compound, precuring of NR sheets before chlorination, filler type in NBR compound, as well as the stability of bonding were also studied in this work.

Abstract: ยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ส่วนใหญ่มักมีความแตกต่างกันทางด้านสมบัติทางกลและสมบัติทางกลเชิง พลวัตร ยางธรรมชาติเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นยางที่มีสมบัติเชิงกลที่ดีกว่ายางไนไตรล์ แต่คุณสมบัติบางประการของยาง ธรรมชาตินั้นด้อยกว่ามาก อาทิเช่น ความทนทานต่อสภาพอากาศและความทนทานต่อน้ำมัน ข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกัน นั้น ทำให้เกิดแนวความคิดนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ดังนั้นการยึดติดยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์เข้า ไว้ด้วยกันจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งซึ่งจะคงไว้ด้วยคุณสมบัติที่ดีของยางทั้งสองชนิด แต่อย่างไรก็ตามการทำให้ยางทั้ง สองชนิดเข้ากันหรือติดกันได้นั้นเป็นเรื่องที่ยาก ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องปรับปรุงการยึดติดให้ดีขึ้น การปรับปรุงการ ยึดติดของยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ให้ดีขึ้นในงานวิจัยนี้ทำได้โดยใช้วิธีคลอริเนชั่นบนพื้นผิวของยางธรรมชาติ ในงานวิจัย ยางธรรมชาติที่ผ่านการขึ้นรูปแล้วถูกนำมาทำการคลอริเนชั่นในสารละลายที่มีส่วนผสมของ โซเดียมไฮโปรคลอไรท์และกรดไฮโดรคลอริก สารละลายที่เตรียมได้นี้มีสารคลอรีนอิสระอยู่ประมาณ 0.15 % โมล แผ่นยางธรรมชาติถูกคลอริเนทที่เวลาต่างๆตั้งแต่ 0-30 นาที ปริมาณของจำนวนคลอรีนบนผิวยางธรรมชาติสามารถ ตรวจสอบได้จากเครื่องกำเนิดลำแสงซินโครตรอนโดยใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์พลังงานต่ำ (X-ray Absorption Spectroscopy หรือ XAS) จากการศึกษาด้วยเทคนิคนี้พบว่า ปริมาณของคลอรีนบนผิวยาง ธรรมชาติเพิ่มมากขึ้น แปรผันตามเวลาที่ใช้ในการคลอริเนชั่น จนกระทั่งที่เวลาประมาณ 10 นาทีหลังจากนั้น ปริมาณ คลอรีนเริ่มคงที่ คุณสมบัติเชิงพื้นผิวบนยางธรรมชาติที่ถูกคลอริเนทแล้วสามารถตรวจสอบได้จากเครื่องจุลทรรศน์แรง อะตอม (Atomic Force Microscopy หรือ AFM ) จากการศึกษาด้วยเครื่องมือนี้พบว่า ความแข็งและความ ขรุขระของผิวยางธรรมชาติเพิ่มขึ้นตามเวลาที่ถูกคลอริเนท การยึดติดระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์แสดงค่า ความทนต่อการดึงลอกสูงสุด ที่เวลาคลอริเนชั่น 1 นาที ซึ่งสามารถบอกได้ว่าการยึดติดของยางทั้งสองชนิดไม่ได้ ขึ้นอยู่เพียงปริมาณของคลอรีนที่เข้ามาแทนที่บนผิวยางธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสมบัติเชิงพื้นผิว ซึ่งมีบทบาท สำคัญมากต่อความแข็งแรงของการยึดติดของยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ ตัวแปรอื่นๆเช่น อิทธิพลของการคลอ ริเนชั่นกับยางธรรมชาติที่ยังไม่แข็งตัว (uncure) ปริมาณของสารเขม่าดำ (carbon black) ในยางธรรมชาติ ปริมาณการแข็งตัว (precuring) ของยางธรรมชาติก่อนทำการคลอริเนชั่น และอิทธิพลของชนิดสารตัวเติม ในยาง ไนไตรล์ นอกจากนั้นยังศึกษาเสถียรภาพของการยึดติดของยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ ด้วยวิธีการทดสอบใน รูปแบบต่างๆอีกด้วย

Mahidol University

Address: NAKHONPATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Sombat Thanawan

Role: Thesis Advisor

Created: 2007

Modified: 2553-06-18

Issued: 2010-06-15

CallNumber: TH P294i 2007

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Polymer Science and Technology

Grantor: Mahidol University

©copyrights

ใช้เวลา

0.019448 วินาที