A study of abrasion resistance of silica-filled natural rubber and its improvement
4
Issued Date
1999
Copyright Date
1999
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xix, 145 leaves : ill. (some col.)
ISBN
9746627589
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Sc. (Polymer Science))--Mahidol University, 1999
Suggested Citation
Promsak Sa-Nguanthammarong A study of abrasion resistance of silica-filled natural rubber and its improvement. Thesis (M.Sc. (Polymer Science))--Mahidol University, 1999. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/103583
Title
A study of abrasion resistance of silica-filled natural rubber and its improvement
Alternative Title(s)
การศึกษาและปรับปรุงสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยซิลิกา
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
Natural rubber (NR) is known for its superior mechanical properties, but its abrasion resistance is poorer than those of many synthetic rubbers, in particular that of butadiene rubber (BR). The abrasion resistance of silica-reinforced NR vulcanisate is of interest for many applications, such as sport shoes and rice-husk remover where technology of blending of rubbers (NR/BR and NR/NBR blends) is used to improve the abrasion resistance. The present thesis was undertaken in order to understand why the abrasion resistance of NR is inferior to that of BR and how the abrasion resistance of NR might be improved. Particular consideration was given to the factors which might affect abrasion resistance of silica-filled NR and comparative study of abrasion properties of silica-filled NR and BR vulcanisates. The controlled adhesion between rubber and silica by using silane coupling agent was shown to have small effect on improvement of abrasion resistance of NR, both by pre-treatment and by modification during mixing. Hardness also had comparatively small effect on improvement of abrasion resistance of NR. Increase in hardness from 60 to 73 (Shore A) resulted in only about 20% improvement in abrasion resistance of NR. In the study of abrasion resistance of NR in comparison with BR, there appeared to be no direct correlation between ultimate properties of the two rubbers and their abrasion resistances. The thermal oxidative degradation of rubbers during abrasion test and the reduction of molecular weight of rubbers during processing were found to have minor influence on the abrasion resistant value. The study of aged vulcanisate samples showed that the abrasion resistance of silica-filled NR vulcanisate was not only inferior to that of BR initially, but would also deteriorate faster during use. The very good correlation between DIN volume loss and coefficient of friction of NRIBR blend and also SEM study of the abraded rubber surface led to the conclusion that surface friction of rubber appears to be the major factor determining a rasion properties of rubber. Attempts to improve the abrasion resistance of silica-filed NR vulcanisate by lowering surface friction through chlorination and use of external lubricant (Struktol WB 16) were made with little success. In the case of surface chlorination, no improvement was obtained, but the use of external lubricant yielded 13% improvement when as high as 10 phr of the lubricant was used.
ยางธรรมชาติเป็นยางที่มีสมบัติเชิงกลที่ดีมาก แต่มีสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนที่ ต่ำกว่ายางสังเคราะห์ เช่น ยางบิวทาไดอีน สมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติ ที่เสริมแรงด้วยซิลิกา มีความน่าสนใจสำหรับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยางพื้นรองเท้ากีฬา และ ยางสีข้าว ซึ่งใช้เทคโนโลยียางผสมระหว่างยางธรรมชาติกับยางบิวทาไดอีน และยางธรรมชาติกับ ยางไนไตรล์ ในการปรับปรุงสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อน งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาให้เข้าใจ ว่าทำไมยางธรรมชาติจึงมีสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนที่ต่ำกว่ายางบิวทาไดอีน โดยการวิจัย จะมุ่งเน้นไปที่ปัจจัยที่น่าจะมีผลต่อความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรง ด้วยซิลิกาและศึกษาสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยซิลิกาเทียบ กับยางบิวทาไดอีน การควบคุมการยึดเกาะระหว่างยางกับซิลิกาโดยใช้สารประสานไซเลน ทั้งแบบทำปฏิกิริยา กับซิลิกาก่อน และแบบทำปฏิกิริยาในระหว่างการผสมยาง พบว่าสามารถปรับปรุงสมบัติความคงทน ต่อการสึกกร่อนได้เล็กน้อย ความแข็งของยางธรรมชาติ มีผลเล็กน้อยต่อสมบัติความคงทนต่อการ สึกกร่อนของยางธรรมชาติ โดยที่การเพิ่มขึ้นของความแข็งจาก 60 ถึง 73 (Shore A) ทำให้ความ คงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติเพิ่มขึ้น 20% ในการศึกษาสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติเทียบกับยางบิวทาไดอีนพบว่า สมบัติทางกายภาพของยางทั้งสองชนิดไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าความคงทนต่อการสึกกร่อน การเสื่อมสภาพของยางเนื่องจากอุณหภูมิและออกซิเจนขณะทำการทดสอบความคงทนการสึกกร่อน และ การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลของยางขณะผสมยาง มีผลต่อค่าความคงทนต่อการสึกกร่อนเพียงเล็กน้อย ผลการศึกษาตัวอย่างที่ผ่านการ aged ด้วยความร้อน พบว่านอกจากยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วย ซิลิกาจะมีความคงทนต่อการสึกกร่อนต่ำกว่ายางบิวทาไดอีนแล้ว ยังมีการเสื่อมสภาพที่เร็วกว่า ขณะการใช้งานด้วย ความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างค่าความคงทนต่อสึกกร่อนของยางกับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียด ทานของยางผสมระหว่างยางธรรมชาติกับยางบิวทาไดอีน และการศึกษาพื้นผิวของยางที่ถูกขัดโดยใช้ กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด ทำให้สามารถสรุปได้ว่าค่าความเสียดทานที่ผิวของยางเป็นปัจจัย สำคัญในการกำหนดสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยาง ความพยายามในการปรับปรุงสมบัติความ คงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยซิลิกา โดยการลดแรงเสียดทานที่ผิวของยาง ด้วยการทำปฏิกิริยาคลอริเนชัน และการใช้สารหล่อลื่น พบความสำเร็จเพียงเล็กน้อย ในกรณีของ การปรับปรุงผิวโดยการทำปฏิกิริยาคลอริเนชันไม่สามารถปรับปรุงความคงทนต่อการสึกกร่อนได้ แต่ในกรณีของการใช้สารหล่อลื่น สามารถทำให้ความคงทนต่อการสึกกร่อนเพิ่มขึ้น 13% เมื่อ ใช้สารหล่อลื่น 10 ส่วนต่อยาง 100 ส่วน
ยางธรรมชาติเป็นยางที่มีสมบัติเชิงกลที่ดีมาก แต่มีสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนที่ ต่ำกว่ายางสังเคราะห์ เช่น ยางบิวทาไดอีน สมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติ ที่เสริมแรงด้วยซิลิกา มีความน่าสนใจสำหรับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยางพื้นรองเท้ากีฬา และ ยางสีข้าว ซึ่งใช้เทคโนโลยียางผสมระหว่างยางธรรมชาติกับยางบิวทาไดอีน และยางธรรมชาติกับ ยางไนไตรล์ ในการปรับปรุงสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อน งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาให้เข้าใจ ว่าทำไมยางธรรมชาติจึงมีสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนที่ต่ำกว่ายางบิวทาไดอีน โดยการวิจัย จะมุ่งเน้นไปที่ปัจจัยที่น่าจะมีผลต่อความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรง ด้วยซิลิกาและศึกษาสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยซิลิกาเทียบ กับยางบิวทาไดอีน การควบคุมการยึดเกาะระหว่างยางกับซิลิกาโดยใช้สารประสานไซเลน ทั้งแบบทำปฏิกิริยา กับซิลิกาก่อน และแบบทำปฏิกิริยาในระหว่างการผสมยาง พบว่าสามารถปรับปรุงสมบัติความคงทน ต่อการสึกกร่อนได้เล็กน้อย ความแข็งของยางธรรมชาติ มีผลเล็กน้อยต่อสมบัติความคงทนต่อการ สึกกร่อนของยางธรรมชาติ โดยที่การเพิ่มขึ้นของความแข็งจาก 60 ถึง 73 (Shore A) ทำให้ความ คงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติเพิ่มขึ้น 20% ในการศึกษาสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติเทียบกับยางบิวทาไดอีนพบว่า สมบัติทางกายภาพของยางทั้งสองชนิดไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าความคงทนต่อการสึกกร่อน การเสื่อมสภาพของยางเนื่องจากอุณหภูมิและออกซิเจนขณะทำการทดสอบความคงทนการสึกกร่อน และ การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลของยางขณะผสมยาง มีผลต่อค่าความคงทนต่อการสึกกร่อนเพียงเล็กน้อย ผลการศึกษาตัวอย่างที่ผ่านการ aged ด้วยความร้อน พบว่านอกจากยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วย ซิลิกาจะมีความคงทนต่อการสึกกร่อนต่ำกว่ายางบิวทาไดอีนแล้ว ยังมีการเสื่อมสภาพที่เร็วกว่า ขณะการใช้งานด้วย ความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างค่าความคงทนต่อสึกกร่อนของยางกับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียด ทานของยางผสมระหว่างยางธรรมชาติกับยางบิวทาไดอีน และการศึกษาพื้นผิวของยางที่ถูกขัดโดยใช้ กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด ทำให้สามารถสรุปได้ว่าค่าความเสียดทานที่ผิวของยางเป็นปัจจัย สำคัญในการกำหนดสมบัติความคงทนต่อการสึกกร่อนของยาง ความพยายามในการปรับปรุงสมบัติความ คงทนต่อการสึกกร่อนของยางธรรมชาติที่เสริมแรงด้วยซิลิกา โดยการลดแรงเสียดทานที่ผิวของยาง ด้วยการทำปฏิกิริยาคลอริเนชัน และการใช้สารหล่อลื่น พบความสำเร็จเพียงเล็กน้อย ในกรณีของ การปรับปรุงผิวโดยการทำปฏิกิริยาคลอริเนชันไม่สามารถปรับปรุงความคงทนต่อการสึกกร่อนได้ แต่ในกรณีของการใช้สารหล่อลื่น สามารถทำให้ความคงทนต่อการสึกกร่อนเพิ่มขึ้น 13% เมื่อ ใช้สารหล่อลื่น 10 ส่วนต่อยาง 100 ส่วน
Description
Polymer Science (Mahidol University 1999)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Science
Degree Discipline
Polymer Science
Degree Grantor(s)
Mahidol University