การเสริมแรงและการปรับปรุงเสถียรภาพของยางธรรมชาติโดยใช้ยางอิ่มตัวที่มีอินซิทูซิลิกา

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเสริมแรงยางที่มีความอิ่มตัวสูง เช่น ยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีน หรือยางอีพีดีเอ็ม (92.5% ความอิ่มตัว) และยางธรรมชาติไฮโดรจิเนต (98.3% ความอิ่มตัว) ด้วยอินซิทูซิลิกาผ่านกระบวนการโซล-เจลโดยใช้สารเตตระเอทอกซีไซเลนเป็นสารตั้งต้นในการผลิตซิลิกาเร่งปฏิกิริยาด้วยนอร์มอลบิวทิลามีน ศึกษาประสิทธิภาพในการผลิตอินซิทูซิลิกาในเนื้อยางที่มีความอิ่มตัวสูงเปรียบเทียบกับยางที่มีความไม่อิ่มตัวสูง คือ ยางธรรมชาติ ในด้านปริมาณและตำแหน่งพันธะคู่ของคาร์บอนในโครงสร้างของยางเหล่านี้ ศึกษาสัณฐานวิทยาของยางที่มีอินซิทูซิลิกาในด้านการกระจายตัวและขนาดอนุภาคซิลิกาด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดและกล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่านตามลำดับ พบว่าอนุภาคของอินซิทูซิลิกาเกิดการรวมตัวกันและมีขนาดอนุภาคใหญ่ในเมทริกซ์ของยางที่มีความอิ่มตัว ในขณะที่อนุภาคของอินซิทูซิลิกาในเมทริกซ์ของยางธรรมชาติเกิดการรวมตัวกันลดลง ส่งผลให้มีขนาดอนุภาคอินซิทูซิลิกาที่เล็กลง ภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์อินซิทูซิลิกาในยางอีพีดีเอ็ม และยางธรรมชาติไฮโดรจิเนต คือ การใช้ความเข้มข้นของนอร์มอลบิวทิลามีนที่ 96 มิลลิโมลาร์ ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง สามารถสังเคราะห์อินซิทูซิลิกาเท่ากับ 4.5 และ 11.9 ส่วนในร้อยส่วนของเนื้อยางตามลำดับ ศึกษาลักษณะการคงรูป สมบัติเชิงกล และความต้านทานของยางคอมพอสิตระหว่างยางธรรมชาติและยางอีพีดีเอ็มหรือยางธรรมชาติไฮโดรจิเนตที่มีและไม่มีอินซิทูซิลิกา เปรียบเทียบกับยางคอมพอสิตที่เติมซิลิกาเกรดการค้าด้วยปริมาณที่เท่ากัน พบว่ายางผสมระหว่างยางอีพีดีเอ็มหรือยางธรรมชาติไฮโดรจิเนตที่มีอินซิทูซิลิกาและยางธรรมชาติ ที่อัตราส่วนโดยน้ำหนักเท่ากับ 40/60 มีความต้านทานต่อแรงดึงเท่ากับ 14 และ 13.9 เมกะพาสคัล ตามลำดับ ซึ่งสูงกว่ายางผสมระหว่างยางอีพีดีเอ็มหรือยางธรรมชาติไฮโดรจิเนตและยางธรรมชาติ (12.9 เมกะพาสคัล) หรือยางคอมพอสิตที่ใช้ซิลิกาเกรดการค้า (11.9 และ 13.1 เมกะพาสคัล ตามลำดับ) ที่มีอัตราส่วนของยางผสมและปริมาณซิลิกาเท่ากัน นอกจากนี้ยังพบว่ายางผสมระหว่าง อีพีดีเอ็มที่มีอินซิทูซิลิกาและยางธรรมชาติมีความต้านทานต่อความร้อนและโอโซนได้ดีกว่ายางผสมระหว่างยางอีพีดีเอ็มและยางธรรมชาติและยางคอมพอสิตที่ใช้ซิลิกาเกรดการค้าอีกด้วย