Morphology and mechanical properties of kevlar pulp/styrene (ethylene butylene) styrene thermoplastic elastomer composite

Abstract

Reinforcement of Styrene (Ethylene Butylene) Styrene Thermoplastic Elastomer (SEBS) with Kevlar pulp was investigated. Surface treatment of the fibre was carried out by alkali hydrolysis to increase the number of the reactive end groups. The effect of hydrolysis on surface morphology of Kevlar filaments and pulp were investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopic Technique and Scanning Electron Microscopy. Tensile properties of the filaments after surface treatment weremeasured and found to be only slightly decreased. Mixing condition for the preparation of Kevlar pulp-SEBS composites in an internal mixer which give the highest value of tensile properties and good fibre dispersion was found to be 165 degree C with rotor speed of 90 rpm. Increasing the amount of fibre loading caused a drastic rise in modulus, but a decrease in tensile strength and elongation at break--results commonly found in the case of short fibre reinforcement. Addition of 1 wt% SEBS-g-MA as a compatibiliser to the composite of 3 wt% Kevlar pulp-SEBS was found to give small increase in modulus at 100% extension, but a slight decrease in tensile strength. However, adhesion of fibre to elastomer matrix was found to improve with addition of SEBS-g-MA.

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการเสริมแรง Styrene (Ethylene Butylene) Styrene (SEBS) เทอร์โมพลาสติก อีลาสโตเมอร์ โดยใช้เยื่อเคฟล่าร์ โดยนำเส้นใยไปทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ด้วยด่างเพื่อเพิ่มจำนวนหมู่ที่ว่องไวบนพื้นผิวของเส้นใย ซึ่งผล ของการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสบนพื้นผิวของเส้นใยทำการ ศึกษาโดยใช้อินฟราเรดสเปกโตรสโกปี และกล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอน ผลจากการศึกษาสมบัติความทนต่อแรงดึงของเส้นใย หลังจากทำไฮโดรไลซิสพบว่ามีค่าลดลงเล็กน้อย ในการศึกษา สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการเตรียมคอมโพสิทระหว่างเยื่อ เคฟล่าร์และ SEBS ด้วยเครื่องผสมระบบปิด พบว่าที่อุณหภูมิ 165 องศาเซลเซียส และความเร็วของโรเตอร์ 90 รอบต่อนาที เป็นสภาวะที่ให้คอมโพสิทที่มีความทนต่อแรงดึงสูงที่สุด เมื่อ เพิ่มปริมาณของเยื่อเคฟล่าร์พบว่าค่ามอดูลัสมีค่าเพิ่มขึ้นมาก แต่ค่าความทนต่อแรงดึงที่จุดขาด และค่าการยืดตัวที่จุดขาด มีค่าลดลงซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่พบโดยทั่วไป เมื่อมีการ เสริมแรงยางด้วยเส้นใยสั้น การเติมสารช่วยผสมคือ Styrene (Ethylene Butylene) Styrene-grafted-Maleic Anhydride (SEBS-g-MA) 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักลงในคอมโพสิทที่มีเยื่อเคฟล่าร์ 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่าทำให้ค่ามอดูลัสเมื่อยืดตัว 100 เปอร์เซ็นต์ มีค่าเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ค่าความทนต่อ แรงดึงที่จุดขาดมีค่าลดลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามพบว่าการ ยึดติดของเส้นใยและอีลาสโตเมอร์เมตริกซ์ดีขึ้นเมื่อเติม SEBS-g-MA