Bio-based thermoplastic vulcanizate Foam

Abstract

This research is aimed to study dynamic vulcanizates blends, prepare bio-based thermoplastic vulcanization foam and TPV/nano silica foam based on the blend of NR/PBS. In this research have into 4 main section. First, prepare NR/PBS TPV from melt blending, with various blend ratios of 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 70/30 and 80/20 % by weight. During melt mixing, vulcanization of rubber phase occurred and is called as dynamic vulcanization. The results showed that at every NR/PBS ratio show dispersed NR domains in continuous PBS. In term of tensile strength and modulus of TPVs were increased with PBS contents. Tension set was decreased with NR content. Part 2 prepare NR/PBS TPV, with various rotor speed of 90, 100 and 120 rpm. During melt mixing, vulcanization of rubber phase occurred and is called as dynamic vulcanization. The results showed that at every rotor speed show tensile strength and modulus of TPVs were decrease with high rotor speed. Part 3, prepare NR/PBS TPV foam have been compounded with OBSH is foaming agent. It was observed that the cell size was decreased when NR content increased. Tensile strength and modulus of NR/PBS foams increased with PBS content which resulted from the higher tensile properties of PBS than NR. Compression set of NR/PBS foams decreased with increase in NR content. Finally, the effect of nano silica on TPV foam was studied. 1, 3 and 6 phr of nano silica and foaming agent were added in TPV based on NR/PBS. The resulted show increase of number of bubbles per volume of foam and decreased cell size with increase in nano silica content. In term of tensile properties, tensile strength and modulus were increased with nano silica contents. Compression set of NR/PBS/nano silica foams decreased with increase in nano silica content.

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาพอลิเมอร์ผสม NR/PBS ที่เตรียมแบบไดนามิกส์วัลคาไนเซชั่น ศึกษาการเตรียมโฟมเทอร์โมพลาสติกวัลคาไนเซท และศึกษาอิทธิพลของนาโนซิลิกาที่ส่งผลต่อโฟม NR/PBS TPVโดยงานวิจัยนี้แบ่งออกเป็น 4 ตอนดังนี้ ตอนที่ 1 ทำการผสม NR กับ PBS ด้วยเครื่องผสมแบบปิด (Internal mixer) ผ่านกระบวนการไดนามิกส์วัลคาไนเซชั่น โดยสัดส่วนการผสม NR/PBS ได้แก่ 20/80, 30/70, 40/60, 50/50, 60/40, 70/30 และ 80/20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ผลการศึกษาสัณฐานวิทยาพบว่าอัตราส่วน NR ที่ 20-50 %wt วัฏภาค NR กระจายอยูในวัฏภาค PBS เมื่อ NR สูงขึ้น 60-80 %wt วัฏภาค NR เกิดการเกาะกลุ่มกันเป็นวัฏภาคที่ใหญ่และต่อเนื่องมากขึ้น พิจารณาสมบัติการดึงยืด ค่ามอดูลัสและความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าเพิ่มขึ้นตามปริมาณสัดส่วนของ PBS และ Tension set มีค่าลดลงเมื่อสัดส่วน NR เพิ่มขึ้น ตอนที่ 2 ศึกษาผลของความเร็วรอบผสมที่ส่งผลต่อ NR/PBS TPV ด้วยเครื่องผสมแบบปิด (Internal mixer) ที่ความเร็วรอบในการผสม 90, 100 และ 120 rpm ตามลำดับ ผลการทดสอบพบว่าเมื่อความเร็วรอบผสมเพิ่มขึ้นส่งผลให้วัฏภาค NR เกิดการเชื่อมขวางเร็วขึ้น ค่ามอดูลัสและความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าลดลง ตอนที่ 3 ศึกษาการเตรียมโฟม NR/PBS TPV ผลการทดลองพบว่า ลักษณะสัณฐานทางวิทยาของโฟมNR/PBS TPV มีลักษณะเป็นเซลล์ปิด รูปร่างกลม โดยขนาดเซลล์โฟมมีขนาดเล็กลง และมีปริมาณเซลล์โฟมเพิ่มขึ้น เมื่อเพิ่มปริมาณ NR เนื่องจาก NR ที่เพิ่มขึ้นทำให้ผนังเซลล์โฟมมีความแข็งแรงขณะเกิดฟองภายในชิ้นงาน พิจารณาสมบัติการดึงยืดพบว่า ค่ามอดูลัสและความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าเพิ่มขึ้นตามปริมาณสัดส่วนของ PBS และค่าความสามารถในการคืนตัวกลับหลังได้รับแรงกดอัด สามารถรถคืนตัวกลับได้มากขึ้นเมื่อสัดส่วน NR เพิ่มขึ้น ตอนที่ 4 ศึกษาอิทธิพลของนาโนซิลิกาที่ส่งผลต่อการเกิดเซลล์โฟม NR/PBS TPV ผลการทดลองพบว่าเมื่อเพิ่มปริมาณนาโนซิลิกาส่งผลให้ขนาดเซลล์โฟมมีขนาดเล็กลง และปริมาณของเซลล์โฟมเพิ่มมากขึ้น เมื่อพิจารณาสมบัติการดึงยืดพบว่าค่ามอดูลัสและความต้านทานต่อแรงดึงมีค่าเพิ่มขึ้นตามปริมาณนาโนซิลิกา