ผลของสารเพิ่มการทนแรงกระแทกและกระบวนการลามิเนตที่มีต่อสมบัติความเสียหายของแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตใส

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาอิทธิพลของสารเพิ่มการทนแรงกระแทก และกระบวนการลามิเนตที่มีต่อสมบัติความเสียหายของแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตใสที่เตรียมขึ้นจากสไตรีน-เมทิลเมทาคริเลต โคพอลิเมอร์ที่ปรับปรุงสมบัติการทนแรงกระแทกด้วยยางบิวทาไดอีน (Poly (S-co-MMA)/BR) และแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตใสที่ปรับปรุงสมบัติการทนแรงกระแทกด้วยพอลิยูรีเทนโดยเกิดการเชื่อมโยงกันแบบกึ่งโครงร่างตาข่าย (PMMA/PU semi-IPNs) จากการทดสอบสมบัติการทนแรงกระแทกโดยการปล่อยน้ำหนักในแนวดิ่ง ซึ่งแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตทนแรงกระแทกใสทั้งสองชนิดเตรียมจากกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแบบบัลค์ และขึ้นรูปด้วยกระบวนการหล่อ จากการศึกษา พบว่า สมบัติการต้านทานแรงดัดและสมบัติความแข็งจะลดลงเมื่อปริมาณของพอลิยูรีเทนและยางบิวทาไดอีนที่เพิ่มขึ้น แต่จะมีสมบัติดีขึ้นเมื่อนำมาลามิเนตด้วยพอลิเมทิลเมทาคริเลต สมบัติการทนต่อแรงกระแทกของ PMMA/PU semi-IPNs จะมีค่าสูงกว่า Poly (S-co-MMA)/BR และการลามิเนตด้วยกระบวนการทางกลจะให้สมบัติการทนต่อแรงกระแทกที่ดีกว่าการลามิเนตด้วยกระบวนการทางเคมี รูปแบบความเสียหายของแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตใสที่ลามิเนตด้วยกระบวนการทางเคมีจะมีลักษณะการแตกหักแบบเปราะกระจาย ในขณะที่การลามิเนตด้วยกระบวนการทางกลจะพบการแตกหัวแบบเหนียว การศึกษาสัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงให้เห็นถึงลักษณะของชั้นรอยต่อที่รวมเข้ากันในกรณีแผ่นชิ้นงานลามิเนต Poly (S-co-MMA)/BR และลักษณะที่ไม่รวมเข้ากันของชั้นรอยต่อในกรณีของแผ่นชิ้นงานลามิเนต PMMA/PU semi-IPN จากผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงผลของสารเพิ่มการทนแรงกระแทกพอลิยูรีเทนที่สามารถเพิ่มสมบัติการทนแรงกระแทกได้ดีกว่ายางบิวทาไดอีน กระบวนการลามิเนตแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตทนแรงกระแทกด้วยพอลิเมทิลเมทาคริเลตโดยวิธีทางกลนอกจากจะช่วยเพิ่มสมบัติการทนแรงกระแทกแล้ว ยังสามารถช่วยลดปริมาณการใช้สารเพิ่มการทนแรงกระแทกในการผลิตแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตทนแรงกระแทก ซึ่งจะเป็นแนวทางที่เป็นประโยชน์ต่อการเพิ่มประสิทธิภาพ และการลดต้นทุนการผลิตของอุตสาหกรรมการผลิตแผ่นพอลิเมทิลเมทาคริเลตใสทนแรงกระแทกได้ในอนาคต

This research investigates the influence of impact modifiers and lamination processes on the damage properties of the impact modified transparent Poly (methyl methacrylate) (PMMA) cast sheets with butadiene rubber (Poly (S-co-MMA)/BR) and semi-interpenetrating polymer networks (semi-IPNs) with Polyurethane (PU) by the falling weight impact testing method. The impact modified transparent PMMA cast sheets were prepared by bulk polymerization via casting process. The effect of lamination processes on the damage property of transparent PMMA cast sheet was studied by chemical and mechanical lamination processes of PMMA onto the Poly (S-co-MMA)/BR cast sheets and the PMMA/PU semi-IPNs cast sheets. It was found that the hardness and flexural strength of the impact modified transparent PMMA cast sheets decreased with increasing the impact modifiers content. However, the hardness and flexural strength increased when the impact modified transparent PMMA cast sheets were laminated with PMMA. The impact strength of the PMMA/PU semi-IPNs cast sheets was higher than that of Poly (S-co-MMA)/BR cast sheets and impact strength of the laminated cast sheets by mechanical process was higher than that of chemical process. The damage type of the impact modified transparent PMMA cast sheets laminated via chemical process was brittle. While, the ductile failure was observed on the impact modified transparent PMMA cast sheets laminated via mechanical process. Scanning electron micrograph of laminated Poly (S-co-MMA)/BR cast sheets by chemical process revealed harmonious two-layers. The morphology of the laminated PMMA/PU semi-IPNs sheets showed the absolutely separation at two-layers conjunction, which affected the mechanical property of impact modified PMMA cast sheets. The impact modified transparent PMMA cast sheets with PU illustrated the superior impact property than that of BR. The mechanical lamination process with PMMA would not only improve the impact property of the impact modified transparent PMMA cast sheets but also decrease the amount of impact modifier using in the impact modified transparent PMMA cast sheets production process, which will useful for the further improvement of process efficiency and cost reduction.