Improvement of adhesion between natural rubber and nitrile rubber by using adhesion promoter compound based on chlorosulfonated polyethylene and chlorinated natural rubber
2
Issued Date
2005
Copyright Date
2005
Resource Type
Language
eng
File Type
application/pdf
No. of Pages/File Size
xix, 170 leaves : ill. (some col.)
ISBN
9740459021
Access Rights
open access
Rights
ผลงานนี้เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยมหิดล ขอสงวนไว้สำหรับเพื่อการศึกษาเท่านั้น ต้องอ้างอิงแหล่งที่มา ห้ามดัดแปลงเนื้อหา และห้ามนำไปใช้เพื่อการค้า
Rights Holder(s)
Mahidol University
Bibliographic Citation
Thesis (M.Sc. (Polymer Science and Technology))--Mahidol University, 2005
Suggested Citation
Pimsuda Heamtanon Improvement of adhesion between natural rubber and nitrile rubber by using adhesion promoter compound based on chlorosulfonated polyethylene and chlorinated natural rubber. Thesis (M.Sc. (Polymer Science and Technology))--Mahidol University, 2005. Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/106041
Title
Improvement of adhesion between natural rubber and nitrile rubber by using adhesion promoter compound based on chlorosulfonated polyethylene and chlorinated natural rubber
Alternative Title(s)
การปรับปรุงสมบัติการยึดติดระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์โดยใช้สารเพิ่มการยึดติดที่มียางเอทธิลีนคลอโรซัลฟอเนตและยางธรรมชาติคลอริเนตเป็นส่วนประกอบ
Author(s)
Advisor(s)
Abstract
Natural Rubber (NR) possesses good dynamic and mechanical properties.
However, some of its properties such as oil resistance and weathering resistance are much lower than those of synthetic rubbers. Encasing NR with nitrile rubber (NBR) is one way of combining good properties of the two rubbers. This idea could be applied for various kinds of products, for example, hoses for transportation of oil, bridge bearings, fenders for docks and boats. However, what is required is good adhesion between NR and synthetic rubbers.
This project studied the factors influencing the adhesion of NR and NBR. The
adhesion promoter compound (APC) was formulated and used in solution and solid form. The role of each component in this compound was studied. The adhesive strength from a T-peel test was found to increase with increasing amounts of the active components (p-benzoquinonedioxime (BQD), N, N'-m-phenylenebismaleimide (HVA-2) and PbO2) in APC. Chlorosulfonated polyethylene (CSPE) and chlorinated natural rubber (CNR) were found to be necessary components and could not be replaced by polychloroprene (CR). In solid form, APC was prepared prior to incorporating it into NR and NBR to study its effectiveness in improving the bonding of NR//NBR. The cohesive failure (peel strength > 10 J/m2) was found with inclusion of APC 40 and 60 phr in NBR. Incorporation of APC in the NR phase caused scorching of the compound when greater than 20 phr of APC was used. The investigation of the surface property of APC-NBR blend under Atomic Force Microscopy (AFM) found the adhesive force of tip-surface increased as a function of the amount of APC. This shows that APC contributes to the adhesive strength of NR//NBR. The storage of APC-NBR showed the decrease in the adhesive strength due to pre-crosslinking which was proven by a smaller torque difference of cure test. IR investigation of stored samples illustrated the formation of oxidation product from BQD in NBR compound. The addition of CSPE in NR at 60 phr showed the cohesive failure in a peel test of NR//NBR because the chlorine (CI) in CNR and chlorosulfonate (SO2CI) groups in CSPE could chemically react with acrylonitrile (CN) of NBR resulting in excellent bonding of NR//NBR.
ยางธรรมชาติเป็นยางที่มีสมบัติทางกลและสมบัติทางกลเชิงพลวัตรที่ดี อย่างไรก็ตามสมบัติบางประการของยางธรรมชาตินั้นด้อยกว่ายางสังเคราะห์มาก อาทิเช่น การทนน้ำมันและการทนต่อสภาพอากาศ การห่อหุ้มยางธรรมชาติด้วยยางสังเคราะห์เป็นทาง เลือกหนึ่งที่จะสามารถรวมเอาคุณสมบัติที่ดีของยางทั้งสองชนิดเอาไว้ด้วยกัน ซึ่งแนวความคิดนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายประเภท เช่น ท่อส่งน้ำมัน, ส่วนรองรับน้ำหนักของสะพาน, ยางกันกระแทกของท่าเรือ เป็นต้น การติดกันที่ดี ระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์มีความสำคัญต่อการปรับปรุงสมบัติของยางธรรมชาติโดยวิธีดังกล่าว ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อการติดกันของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์ ประกอบที่ช่วยส่งเสริมการยึดติด (Adhesion Promoter Compound หรือ APC) สำหรับใช้ทั้งในรูปของสารละลายและของแข็ง ซึ่งบทบาทของแต่ละองค์ประกอบของสารประกอบตัวนี้ก็จะได้รับการศึกษาด้วย จากการศึกษาพบว่าความแข็งแรงในการยึดติดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณองค์ประกอบว่องไว (Active components) ใน APC ซึ่งประกอบไปด้วย พารา-เบนโซควิโนนไดออกซิม (BQD), เอ็น-เอ็นไพรม์-เม็ดตา-ฟีนิลีนบิสมาลีอิมไมด์ (HAV-2) และ เลดไดออกไซด์ (PbO2) นอกจากนี้ยังพบว่ายางพอลิเอทธิลีนคลอโรซัลฟอเนต (CSPE) และยางธรรมชาติคลอริเนต (CNR) มีความจำเป็นในการช่วยเพิ่มการยึดติดและไม่สามารถแทนด้วยโพลิคลอโรพรีนได้ APC จะถูกเตรียมขึ้นก่อนแล้วจึงนำไปรวมเข้ากับยางธรรมชาติและยางไนไตรล์เพื่อปรับปรุงการยึดติดกันระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ ลักษณะของความเสียหายแบบโคฮีซิฟ (cohesive failure) กล่าวคือมีค่าแรงยึดติดมากกว่า 104 J/m2 เกิดขึ้นเมื่อผสม 40 และ 60 ส่วนของ APC ในยางไนไตรล์ การใส่ APC ในฝั่งของยางธรรมชาติในปริมาณที่มากกว่า 20 ส่วนนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากยางคอมพาวด์จะเกิดการสค๊อซ (scorch) การศึกษาสมบัติทางพื้นผิวของของผสมระหว่างยางไนไตรล์กับ APC ด้วยเครื่องอะตอมมิกฟอร์สไมโครสโคฟี (AFM) พบว่าแรงดึงดูดระหว่างปลายเข็มและพื้นผิวเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับปริมาณ APC แสดงว่า APC ช่วยเพิ่มแรงยึดติดระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ การเก็บยางผสมของยางไนไตรล์กับ APC เอาไว้ทำให้ความสามารถในการยึดติดนั้นลดลง เนื่องจากเกิดปฏิกิริยาการเชื่อมโยงขึ้นก่อนซึ่งพิสูจน์ได้จากค่าความแตกต่างระหว่างกำลังบิดสูงสุดและกำลังบิดต่ำสุด (Torque difference) ลดลงในการทดสอบสมบัติการเกิดการเชื่อมโยง อินฟาเรดสเปกโตรสโครฟี (IR spectroscopy) ให้ข้อมูลว่าชิ้นงานที่ถูกเก็บไว้จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ BQD ในยางไนไตรล์ การใส่ CSPE ในปริมาณ 60 ส่วน ในยางธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าการแยกกันระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์เกิดแบบโคฮีซีฟ (cohesive) เพราะหมู่คลอรีน (CI) ใน CNR และหมู่คลอโรซัลฟอเนต (SO2CI) ใน CSPE สามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับหมู่อะคริโลไนไตรล์ของยางไนไตรล์ได้ ส่งผลให้เกิดการสร้างพันธะอย่างดียิ่งของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์
ยางธรรมชาติเป็นยางที่มีสมบัติทางกลและสมบัติทางกลเชิงพลวัตรที่ดี อย่างไรก็ตามสมบัติบางประการของยางธรรมชาตินั้นด้อยกว่ายางสังเคราะห์มาก อาทิเช่น การทนน้ำมันและการทนต่อสภาพอากาศ การห่อหุ้มยางธรรมชาติด้วยยางสังเคราะห์เป็นทาง เลือกหนึ่งที่จะสามารถรวมเอาคุณสมบัติที่ดีของยางทั้งสองชนิดเอาไว้ด้วยกัน ซึ่งแนวความคิดนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์ได้หลากหลายประเภท เช่น ท่อส่งน้ำมัน, ส่วนรองรับน้ำหนักของสะพาน, ยางกันกระแทกของท่าเรือ เป็นต้น การติดกันที่ดี ระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์มีความสำคัญต่อการปรับปรุงสมบัติของยางธรรมชาติโดยวิธีดังกล่าว ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อการติดกันของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์ ประกอบที่ช่วยส่งเสริมการยึดติด (Adhesion Promoter Compound หรือ APC) สำหรับใช้ทั้งในรูปของสารละลายและของแข็ง ซึ่งบทบาทของแต่ละองค์ประกอบของสารประกอบตัวนี้ก็จะได้รับการศึกษาด้วย จากการศึกษาพบว่าความแข็งแรงในการยึดติดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณองค์ประกอบว่องไว (Active components) ใน APC ซึ่งประกอบไปด้วย พารา-เบนโซควิโนนไดออกซิม (BQD), เอ็น-เอ็นไพรม์-เม็ดตา-ฟีนิลีนบิสมาลีอิมไมด์ (HAV-2) และ เลดไดออกไซด์ (PbO2) นอกจากนี้ยังพบว่ายางพอลิเอทธิลีนคลอโรซัลฟอเนต (CSPE) และยางธรรมชาติคลอริเนต (CNR) มีความจำเป็นในการช่วยเพิ่มการยึดติดและไม่สามารถแทนด้วยโพลิคลอโรพรีนได้ APC จะถูกเตรียมขึ้นก่อนแล้วจึงนำไปรวมเข้ากับยางธรรมชาติและยางไนไตรล์เพื่อปรับปรุงการยึดติดกันระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ ลักษณะของความเสียหายแบบโคฮีซิฟ (cohesive failure) กล่าวคือมีค่าแรงยึดติดมากกว่า 104 J/m2 เกิดขึ้นเมื่อผสม 40 และ 60 ส่วนของ APC ในยางไนไตรล์ การใส่ APC ในฝั่งของยางธรรมชาติในปริมาณที่มากกว่า 20 ส่วนนั้นไม่สามารถทำได้เนื่องจากยางคอมพาวด์จะเกิดการสค๊อซ (scorch) การศึกษาสมบัติทางพื้นผิวของของผสมระหว่างยางไนไตรล์กับ APC ด้วยเครื่องอะตอมมิกฟอร์สไมโครสโคฟี (AFM) พบว่าแรงดึงดูดระหว่างปลายเข็มและพื้นผิวเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับปริมาณ APC แสดงว่า APC ช่วยเพิ่มแรงยึดติดระหว่างยางธรรมชาติและยางไนไตรล์ การเก็บยางผสมของยางไนไตรล์กับ APC เอาไว้ทำให้ความสามารถในการยึดติดนั้นลดลง เนื่องจากเกิดปฏิกิริยาการเชื่อมโยงขึ้นก่อนซึ่งพิสูจน์ได้จากค่าความแตกต่างระหว่างกำลังบิดสูงสุดและกำลังบิดต่ำสุด (Torque difference) ลดลงในการทดสอบสมบัติการเกิดการเชื่อมโยง อินฟาเรดสเปกโตรสโครฟี (IR spectroscopy) ให้ข้อมูลว่าชิ้นงานที่ถูกเก็บไว้จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ BQD ในยางไนไตรล์ การใส่ CSPE ในปริมาณ 60 ส่วน ในยางธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าการแยกกันระหว่างยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์เกิดแบบโคฮีซีฟ (cohesive) เพราะหมู่คลอรีน (CI) ใน CNR และหมู่คลอโรซัลฟอเนต (SO2CI) ใน CSPE สามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับหมู่อะคริโลไนไตรล์ของยางไนไตรล์ได้ ส่งผลให้เกิดการสร้างพันธะอย่างดียิ่งของยางธรรมชาติกับยางไนไตรล์
Description
Polymer Science and Technology (Mahidol University 2005)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's degree
Degree Department
Faculty of Science
Degree Discipline
Polymer Science and Technology
Degree Grantor(s)
Mahidol University