DOI: 10.14457/cu.the.2011.761
title: ผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งต่อสมบัติเชิงกลของยางสไตรีน-บิวทาไดอีนและยางบิวทาไดอีน

description: งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งไดไซโคเฮกซิล-2-เบนโซไทเอโซซัลฟีนาไมด์ต่อสมบัติเชิงกลของยางสไตรีน-บิวทาไดอีน (SBR) และยางบิวทาไดอีน (BR) ซึ่งสัดส่วนโดยน้ำหนักระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งที่ใช้ศึกษาคือ 6.67 3.20 1.92 1.17 และ 0.26 อัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งสามสัดส่วนแรกจัดเป็นระบบการคงรูปแบบประสิทธิภาพต่ำ (CV) สองอัตราส่วนถัดไปจัดเป็นระบบการคงรูปแบบกึ่งประสิทธิภาพ (Semi-EV) และแบบประสิทธิภาพสูง (EV) ตามลำดับ นอกจากนี้ยังมีอีกหนึ่งสูตรสารประกอบยางซึ่งคงรูปด้วยระบบ EV ถูกเตรียมขึ้นโดยการใช้สารให้กำมะถันเทตระเมทิลไทยูแรมไดซัลไฟด์ (TMTD) ซึ่งทำหน้าที่เป็นทั้งสารให้กำมะถันและสารเร่งแทนการใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่ง สำหรับที่สัดส่วนกำมะถันและสารเร่งหนึ่ง ๆ ยางคอมพาวนด์ที่มีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางตั้งแต่ 25 ถึง 250 mol/m3 จะถูกเตรียมขึ้น ผลการทดลองพบว่า ผลของอัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งต่อสมบัติเชิงกลของ SBR จะคล้ายคลึงกับกรณีของยาง BR ต่างกันเล็กน้อยในบางสถานการณ์ เมื่ออัตราส่วนระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งลดลงจาก 6.67 เป็น 3.20, 1.92, และ 1.17 สมบัติความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดของยางมีค่าใกล้เคียงกันและไม่ขึ้นกับปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งที่ใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่งและที่ใช้ TMTD มีค่าความทนแรงดึงใกล้เคียงกันและต่ำที่สุด การเพิ่มขึ้นของปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางส่งผลให้ค่าความทนแรงดึงลดลงอย่างมาก สำหรับความต้านทานการฉีกขาด พบว่าที่ปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางน้อยกว่า 100 mol/m3 ยาง SBR ที่คงรูปด้วย TMTD มีค่าความต้านทานการฉีกขาดสูงที่สุด ในขณะที่สูตรยางที่เหลือมีค่าความต้านทานการฉีกขาดที่ใกล้เคียงกัน แต่ที่ปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางมากกว่า 100 mol/m3 ยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งสองแบบมีค่าความต้านทานการฉีกขาดใกล้เคียงกันและต่ำที่สุด การเพิ่มขึ้นของปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางส่งผลให้ค่าความต้านทานการฉีกขาดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับยาง BR เมื่อมีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางน้อยกว่า 50 mol/m3 ยางที่คงรูปด้วยกำมะถันและสารเร่งที่อัตราส่วน 0.26 มีค่าความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาดสูงที่สุด แต่เมื่อปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางมากกว่า 50 mol/m3 พบว่าอัตราส่วนระหว่างกำมะถันต่อสารเร่งและปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางไม่มีผลแต่อย่างไรต่อความทนแรงดึงและความต้านทานการฉีกขาด เมื่อเปรียบเทียบสูตรยางที่มีปริมาณความหนาแน่นเชื่อมขวางที่ใกล้เคียงกัน พบว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า - 40oC ยาง SBR ที่คงรูปด้วยกำมะถันและสารเร่งที่อัตราส่วนตั้งแต่ 6.67 ถึง 0.26 จะมีค่ามอดูลัสสะสมใกล้เคียงกันและสูงกว่าสูตรยางที่คงรูปด้วย TMTD ค่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งคล้ายแก้ว (Tg) มีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่ออัตราส่วนระหว่างกำมะถันและสารเร่งที่ใช้ลดลง และสูตรยางที่ใช้ TMTD ในการคงรูปจะมีค่า Tg ต่ำที่สุด ความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากของยาง SBR และยาง BR มีแนวโน้มลดลงตามขนาดของรอยบากที่ใหญ่ขึ้น ยาง SBR ที่คงรูปด้วยระบบ EV ทั้งที่ใช้กำมะถันร่วมกับสารเร่งและที่ใช้ TMTD มีความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากที่ใกล้เคียงกันและมีค่าน้อยกว่าระบบการคงรูปอื่น ๆ อย่างชัดเจน ในขณะที่ระบบการคงรูปที่ต่างกันไม่ส่งผลต่อค่าความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยบากของยาง BR เลย ตำแหน่งพีคของกำมะถันที่ทดสอบด้วยเทคนิค XANES ของยาง SBR และยาง BR มีแนวโน้มที่จะเลื่อนไปที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นเมื่ออัตราส่วนของกำมะถันต่อสารเร่งลดลง ซึ่งผลที่ได้นี้บ่งชี้ว่าอัตราส่วนของกำมะถันต่อสารเร่งที่ลดลงส่งผลให้ลักษณะการเชื่อมขวางที่เกิดขึ้นมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบมอนอซัลฟิดิกและไดซัลฟิดิกเพิ่มขึ้น