การประยุกต์ใช้กระบวนการแอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชันในการปรับปรุงผิวของซิลิกาเพื่อใช้ในการเสริมแรงยางธรรมชาติ

Abstract

ABSTRACT This article gathers the information of using admicellar polymerization to improve silica surface in natural rubber reinforcement. In general, high performance rubber shows excellent elasticity, high strength, good tear resistance, electrical insulation, high abrasion, and water resistance, etc. However, the natural rubber material can be easily deformed by heat. In order to improve dimension stability of the natural rubber material, the reinforced fillers, i.e. silica and carbon black were incorporated into the natural rubber. The silica fillers are significantly attractive because the silica fillers produce highly reinforced compound with neutral color although it is more expensive than carbon black fillers. However, the pre-surface treating of the silica fillers is required before mixing with the rubber. Improvement of the silica filler's properties can be achieved by admicellar polymerization by heat and gamma radiation to modify its surface characteristics. Recently, this process has been successfully performed only in a batch reactor, which is not feasible for industrial applications. Then, a continuous reactor for the admicellar polymerization is successfully developed. In processing of the continuous reactor can improve the silica surface properties by creating polymer film on the silica surface that can help enhance the adhesion between the silica and the natural rubber. Keywords: Natural Rubber, Filler, Silica, Surfactant, Admicellar Polymerization บทคัดย่อ บทความวิชาการนี้ได้รวบรวมข้อมูลของกระบวนการแอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชันที่ใช้ในการปรับปรุงผิวของซิลิกาเพื่อใช้ในการเสริมแรงยางธรรมชาติ ในเบื้องต้นจะต้องทราบว่าลักษณะของยางที่ดีนั้นคือจะต้องมีความยืดหยุ่นสามารถต้านทานแรงได้สูง เป็นฉนวนทนต่อการขัดถูและทนน้ำ แต่เนื่องจากยางธรรมชาติจะอ่อนตัวเมื่อได้รับความร้อน จึงต้องมีการปรับปรุงคุณภาพก่อนนำมาใช้งาน โดยการใช้สารเติมแต่ง เช่น เขม่าดำ ซิลิกาและอื่นๆ ซึ่งความแตกต่างของสารเติมแต่งทั้งสองชนิดนี้คือซิลิกาจะมีราคาแพงกว่าแต่จะให้สมบัติที่ดีกว่าและให้สีที่หลากหลาย แต่จะต้องมีการปรับสภาพผิวของซิลิกาเสียก่อน วิธีการหนึ่งที่ใช้ในการปรับสภาพผิวซิลิกาคือกระบวนการแอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชัน (admicellar polymerization) สำหรับซิลิกาที่ผ่านการปรับสภาพผิวแล้วเมื่อผสมกับยางธรรมชาติจะสามารถทำให้ยางธรรมชาติมีสมบัติดีขึ้น และกระบวนการแอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชันนี้สามารถทำในระบบถังปฏิกรณ์แบบกะได้ แต่เนื่องจากผลที่ได้จะให้คุณภาพของอนุภาคไม่สม่ำเสมอและไม่สามารถใช้ในอุตสาหกรรมจริงได้ จึงมีการพัฒนาระบบถังปฏิกรณ์แบบต่อเนื่องขึ้นเพื่อมาใช้กับกระบวนการนี้ และพบว่าเครื่องดังกล่าวสามารถปรับสภาพผิวของซิลิกาได้ดี โดยสามารถสร้างฟิล์มของพอลิเมอร์บนผิวซิลิกาได้เป็นอย่างดี สำหรับโมโนเมอร์ที่ใช้ในกระบวนการนี้อาจใช้หนึ่งชนิดหรือมากกว่าก็ได้ และพบว่าพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นบนผิวหน้าของซิลิกาทำให้ซิลิกาเกิดการประสานเข้ากับยางธรรมชาติได้ดีขึ้น นอกจากนั้นกระบวนการแอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชันสามารถเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันจากความร้อนได้แล้วนั้นยังสามารถใช้รังสีแกมมาในการทำให้เกิดปฏิกิริยาได้อีกด้วย คำสำคัญ: ยางธรรมชาติ สารเติมแต่ง ซิลิกา สารลดแรงตึงผิว แอดไมเซลลาร์พอลิเมอไรเซชัน