A study of viscoelastic properties of fly ash/natural rubber composites

Abstract

เถ้าลอยนั้นเป็นวัสดุผลพลอยได้ที่ได้จากโรงงานผลิตกระแสไฟฟ้ามีองค์ประกอบคือซิลิกอนไดออกไซด์เช่นเดียว กับซิลิกา โดยปกติแล้วอนุภาคเถ้าลอยมีลักษณะเป็นทรงกลมที่มีพื้นผิวเรียบซึ่งมีผลต่อสมบัติสภาพเชิงกลซึ่งในงานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ทำการศึกษาสมบัติเชิงกลของยางธรรมชาติที่มีเถ้าลอยเป็นสารตัวเติมดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาต่อเนื่องโดยทำการศึกษาสมบัติสภาพหยุ่นหนืดของยางธรรมชาติที่มีเถ้าลอยเป็นสารตัวเติม ผลการทดลองพบว่าการเติมเถ้าลอยลงในยางธรรมชาตินั้นทำให้โมดูลัสการสะสมและความหนืดภายใต้การไหลด้วยแรงเฉือนแบบคงตัว (Steady shear flow) และแบบออสซิลลาทอรี่ (Oscillatory flow) ของยางคอมพาวด์เพิ่มขึ้น นอกจากนั้นพบว่าปริมาณของเถ้าลอยที่เพิ่มมากขึ้นส่งผลให้ปริมาณการตอบสนองต่อเชิงของไหล (Viscous response) ในยางธรรมชาติที่มีเถ้าลอยเป็นสารตัวเติมสูงมากขึ้นซึ่งสามารถอธิบายได้จากผลของการกลิ้งแบบลูกปืน (Ball bearing effect) ของอนุภาคเถ้าลอยร่วมกับการเกิดการเสื่อมสลายโมเลกุลยางธรรมชาติซึ่งถูกกระตุ้นโดยสารประกอบเชิงซ้อนเกิดจากกรดไขมันที่ประกอบอยู่ในส่วนที่ไม่ใช่ยาง (Nonrubber substances) ในยางธรรมชาติ กับโลหะหนักในอนุภาคเถ้าลอย โดยเชื่อว่าสารประกอบเชิงซ้อนดังกล่าวสามารถเร่งกระบวนการเสื่อมสลายของโมเลกุลยาง ซึ่งการเสื่อมสลายดังกล่าวสามารถถูกยับยั้งอย่างมีประสิทธิภาพได้โดยการเติมสารกันเสื่อมประเภทเอมีน (Amine-based antioxidant) จากการเติมสารควบคู่ไซเลน 3 ชนิด คือ Si-69 Si-264 และVTEO พบว่า มีเพียงสารควบคู่ไซเลน Si-69 ที่ส่งผลให้โมดูลัสการสะสมของสารประกอบของยางธรรมชาติที่มีเถ้าลอยเพิ่มขึ้น นอกจากนี้พบว่า วิธีการทำการปรับปรุงพื้นผิวของเถ้าลอยที่มีการบดก่อนเป็นวิธีที่เหมาะสมในการปรับปรุงพื้นผิวของเถ้าลอย ในส่วนผลของระบบการคงรูป พบว่าการคงรูปด้วยกำมะถันเกิดปรากฎการณ์ที่โมดูลัสของยางมีค่าลดลงเมื่อปริมาณของเถ้าลอยนั้นเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้ามการคงรูปด้วยเปอร์ออกไซด์แสดงการเกิดปรากฏการณ์ที่โมดูลัสของยางมีค่าเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะเมื่อมีปริมาณของเถ้าลอยมากกว่า 150 ส่วน เมื่อเทียบกับยาง 100 ส่วน โดยน้ำหนัก นอกจากนี้ยางธรรมชาติที่มีเถ้าลอยเป็นสารตัวเติมในทุกระบบการคงรูปแสดงการลดลงของแรงดึงอย่างต่อเนื่องเมื่อปริมาณของเถ้าลอยเพิ่มขึ้นเนื่องจากอันตรกิริยาระหว่างสารตัวเติมและยางธรรมชาติมีน้อย เมื่อทำการปรับปรุงเถ้าลอยด้วยสารควบคู่ไซเลน พบว่าสมบัติเชิงกลเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อใช้สารควบคู่ไซเลน Si-69 ภายใต้ระบบการคงรูปด้วยกำมะถันและเปอร์ออกไซค์เนื่องจากกำมะถันอิสระที่ปล่อยออกจากสารคู่ควบไซเลน Si-69 ระหว่างการคงรูป ในทางตรงกันข้าม สารคู่ควบไซเลนชนิดอื่นไม่ส่งผลต่อสมบัติเชิงกลของยางที่คงรูปเนื่องจากปริมาณที่น้อยของหมู่ไซลานอลบนผิวของอนุภาคเถ้าลอย