PMO141

กระบวนการเตรยม ขนรปและสมบตเชงกล/ไฟฟาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL Preparation, Processing and Mechanical/ Electrical Properties of MWCNT/RVNRL Composites

บษราภรณ มลเหลก (Budsaraphorn Moonlek)* เอกชย วมลมาลา (Ekachai Wimolmala)** ดร.เกยรตศกด แสนบญเรอง (Dr.Kiadtisak Saenboonruang)***

บทคดยอ

งานวจยน ศกษาและพฒนาวสดปองกนคลนแมเหลกไฟฟาจากวสดเชงประกอบยางธรรมชาตทผานกระบวนการคงรปดวยรงสแกมมา โดยการเตมสารตวเตมประเภทคารบอนนาโนทวบชนดผนงหลายชน ปรมาณ 0, 2, 4 และ 6 phr และการใชเสนใยไหมเพอเพมสมบตการน าไฟฟาและสมบตเชงกลของชนงาน ผลการวจยพบวา เมอมการเตม MWCNT คามอดลสแรงดง ความตานทานตอแรงดง และคาเปอรเซนการยดตว ณ จดขาด มแนวโนมลดลง แตสงผลท าใหคาความแขงทผวและคาการน าไฟฟามคาสงขน ในขณะทการใชเสนใยไหมในวสดเชงประกอบทมการเตม MWCNT ปรมาณ 6 phr ซงเปนปรมาณทสงผลท าใหชนงานมคาการน าไฟฟาสงสด สามารถเพมคาความแขงและคาความตานทานตอแรงดงใหเพมขนเมอเทยบกบชนงานทไมมการใชเสนใยไหม ดงนน ผลการวจยโดยรวมแสดงใหเหนวา การเตมสารตวเตม MWCNT และการใชเสนใยไหมกบวสดเชงประกอบยางธรรมชาต ท าใหชนงานมสมบตโดยรวมทสามารถน าไปใชในการพฒนาเปนวสดปองกนคลนแมเหลกไฟฟา

ABSTRACT

This work aimed to study and to develop EMI shielding materials based on radiation-vulcanized natural rubber latex (RVNRL) with the addition of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) (0, 2, 4 and 6 part per hundred parts of rubber; phr) and the use of silk fibers to improve both mechanical and electrical properties of the materials. The results showed that the addition of MWCNT led to the decreases in tensile modulus, tensile strength, and elongation at break, but increased the values of hardness and electrical conductivity. In addition, the use of silk fibers resulted in the increases of hardness and tensile strength in the composites with 6-phr MWCNT, which presented highest electrical conductivity. In summary, the overall results suggested that the uses of MWCNT and silk fibers improved overall properties of the MWCNT/RVNRL composites, presenting the potential to use the developed composites as EMI shielding materials.

ค าส าคญ: ยางธรรมชาต คารบอนนาโนทวบ รงสแกมมา Keywords: Natural rubber, Carbon nanotube, Gamma rays * นกศกษา หลกสตรวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชารงสประยกตและไอโซโทป ภาควชารงสประยกตและไอโซโทป คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ** รองศาสตราจารย กลมวจยการผลตและขนรปพอลเมอร คณะพลงงานสงแวดลอมและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร *** ผชวยศาสตราจารย ภาควชารงสประยกตและไอโซโทป คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

187

PMO14-2

บทน า

ยางธรรมชาตเปนหนงในพชเศรษฐกจทมความส าคญตอเศรษฐกจของประเทศไทย ทสามารถผลตและสงออก

ยางธรรมชาตทงในรปแบบของน ายางดบและผลตภณฑแปรรปไดสงเปนล าดบตนๆ ของโลก น ารายไดเขาประเทศเปน

จ านวนมาก ทงนความตองการและรปแบบการใชยางธรรมชาตในปจจบนไดเพมสงขนอยางมนยส าคญ เนองจากยาง

ธรรมชาตมคณสมบตเดนในดานความยดหยนและโคงงอทด ทนทาน มความสามารถในการขนรปไดหลายรปแบบ อก

ท งสามารถยอยสลายโดยใชกระบวนการทางชวภาพได โดยปกต กระบวนการคงรปของยางธรรมชาตหรอ

กระบวนการวลคาไนซยาง (Vulcanization) นน นยมใชผงก ามะถน (Sulphur) รวมกบสารเรงปฏกรยาตางๆ เพอชวยให

ยางธรรมชาตมความแขงแรงและสมบตเชงกลโดยรวมทดขน เหมาะตอการน าไปใชประโยชน แตทงนพบวา สารเคม

เหลานรวมถงผลตภณฑทเกดขนจากกระบวนการคงรปยางธรรมชาต เชน สารไนโตรซามน (Nitrosamine) (Incavo,

Schafer, 2006) มความเปนพษตอสงแวดลอมและสงมชวตตางๆ เนองจากสามารถกอใหเกดมะเรงกบผใชงานได ดงนน

การเลอกใชกระบวนการคงรปดวยวธอน ทมความปลอดภยสงกวา จงเปนอกทางเลอกหนง ทสามารถเพมความ

ปลอดภยใหกบผใชและผผลตผลตภณฑยางธรรมชาตได

กระบวนการคงรปยางธรรมชาตโดยใชรงสแกมมา (Gamma vulcanization; GV หรอ Radiation

vulcanization; RV) เปนกระบวนการคงรปวธการหนงทสามารถเพมความปลอดภยใหกบผผลตและผใชยางธรรมชาต

ได เนองจากกระบวนการคงรปดงกลาว สามารถลดปรมาณ/ชนดของสารเคมอนตรายทใชในกระบวนการคงรปให

นอยลง ซงหลกการของกระบวนการ RV มดงนคอ รงสแกมมาเขาไปท าอนตรกรยาและเกดการถายโอนพลงงานกบ

โมเลกลของน าทอยในน ายางธรรมชาตและ/หรอกบโมเลกลของยางธรรมชาตโดยตรง ท าใหเกดอนมลอสระ (Free

radicals) ขนในน ายาง ซงสามารถท าใหเกดการจบพนธะระหวางคารบอนกบคารบอน (C-C bond) ทอยคนละสายโซ

โมเลกล จนเกดการเชอมโยงพนธะขาม (Crosslinking) ของสายโซโมเลกลขน เกดเปนโครงสรางแบบรางแห สงผลท า

ใหน ายางธรรมชาตมความแขงแรงเพมขน กระบวนการคงรปโดยใชรงสแกมมา แสดงไดดงภาพท 1 โดยน ายาง

ธรรมชาตทไดจากกระบวนการคงรปดวยรงสแกมมานน (Radiation vulcanized natural rubber latex; RVNRL) สามารถ

ขนรปเปนแผนฟลมยางธรรมชาตไดเชนเดยวกบการใชก ามะถน นอกจากนพบวา สามารถเกบรกษา RVNRL ไดนาน

กวายางธรรมชาตทผานการคงรปดวยก ามะถน (Sulphur vulcanized natural rubber latex; SVNRL) เนองจาก เมอมการ

หยดฉายรงสแกมมากบน ายางธรรมชาตแลวนน กระบวนการเชอมโยงพนธะขามของโมเลกลยางหยดลง สงผลท าใหน า

ยางทเกบรกษา มลกษณะและโครงสรางใกลเคยงกบตอนหลงฉายรงสแกมมา นอกจากน RVNRL ยงไมมสารเคมทเปน

พษตกคางอยในผลตภณฑอกดวย ผลตภณฑทไดจงมความปลอดภยสงกวา SVNRL (Scagliusi et al., 2012)

ภาพท 1 กระบวนการคงรปยางธรรมชาตโดยใชรงสแกมมา เพอใหเกดการเชอมโยงขามของสายโซโมเลกล

188

PMO14-3

แตท งนพบวา แผนยางทไดจากการ RVNRL มสมบตเชงกลโดยรวมทต ากวา SVNRL เนองจากเปนการ

เชอมโยงขามแบบ C-C ซงมความแขงแรงของพนธะทนอยกวา SVNRL ซงเปนแบบ C-S-C ดงนน เพอเปนการเพม

ความแขงแรงใหกบชนงานทผลตจาก RVNRL จงมการน าแผนยาง RVNRL เสรมแรงดวยเสนใยตางๆ เชน เสนใยไหม

หรอเสนใยไนลอน ซงเสนใยดงกลาวสามารถเพมความแขงแรงใหกบแผนยางไดอยางมนยส าคญ ดงเหนไดจากงานวจย

ของ Smitthipong et al. (2016) ซงท าการศกษาถงการน าเสนใยไหมและเสนใยไนลอนมาเสรมแรงแผนยางธรรมชาต ซง

ผลการวจยแสดงใหเหนวาแผนยางธรรมชาตทเสรมแรงดวยเสนใยทงสองชนดมสมบตเชงกลโดยรวมทเพมขน โดยเสน

ใยไหมสามารถเพมสมบตเชงกลโดยรวมใหกบแผนยางไดดกวาการใชเสนใยไนลอน

ตามทไดกลาวมาขางตน การประยกตใชแผนยางธรรมชาตสามารถเกดขนไดหลากหลายรปแบบ โดยหนงใน

การประยกตใชทเปนไปไดในปจจบน คอ การใชแกปญหาดานอเลกทรอนกส โดยเฉพาะการรบกวนของสนามแมเหลก

ไฟฟา (Electromagnetic Interference; EMI) ตออปกรณอเลกทรอนกสตางๆ ซงในปจจบน ระบบอเลกทรอนกสมความ

ละเอยดออนและซบซอนมากขน ดงนน สนามแมเหลกไฟฟาเหลานสามารถสงผลกระทบตอการท างานของระบบหรอ

เครองมอตางๆ เชน รบกวนระบบการท างานของเครองมอทางทหาร รบกวนระบบน าทางแบบคลนวทยหรอการ

ใหบรการดานความปลอดภย ซงอาจน าไปสความผดปกตทไมพงประสงคหากไมไดรบการดแลอยางเหมาะสม โดย

คณสมบตหนงทส าคญของวสดทสามารถน ามาใชปองกนการรบกวนของสนามแมเหลกไฟฟา คอ สมบตการน าไฟฟา

ของวสด โดยวสดทสามารถน าไฟฟาทด จะสามารถปองกนคลนรบกวนไดดวาวสดทเปนฉนวน (Gao et al., 2018) แต

ท งนพบวา ยางธรรมชาตมสมบตในการน าไฟฟาทต า (Kaewunruen, Meesit, 2016) ดงน น เพอเปนการเพม

ความสามารถในการปองกนการรบกวนของสนามแมเหลกไฟฟาตออปกรณอเลกทรอนกสของวสดทผลตจากยาง

ธรรมชาตใหมประสทธภาพทสงขน จ าเปนตองมการเตมสารตวเตมทมคณสมบตในการน าไฟฟาทดกบยางธรรมชาต

เพอเปนการลดความตานทานโดยรวมและเพมความสามารถในการน าไฟฟาใหสงขน

คารบอนนาโนทวบหรอทอคารบอนนาโน (Carbon nanotubes; CNT) แบบผนงชนเดยว (Single-walled

carbon nanotubes; SWCNT) หรอแบบผนงหลายชน (Multi-walled carbon nanotubes; MWCNT) สามารถน ามาใชเพม

ประสทธภาพในการน าไฟฟาของแผนยางธรรมชาตได ซงในอดต มการน า CNT ใชเปนสารตวเตมในวสดหลกตางๆ

ซงนอกจากท าหนาทเปนสารตวเตมเสรมแรง (Reinforcing filler) แลว CNT สามารถเพมสมบตการน าไฟฟาใหกบวสด

ไดเชนกน ดงจะเหนไดจากผลงานวจยทผานมา มการใช CNT เพอเพมสมบตเชงกลและการเขากนของยางธรรมชาต

(Peng et al., 2010) และการใช MWCNT เปนสารตวเตมในยางซลโคน (Silicon Rubber; SR) ในปรมาณ 1%, 1.5%,

2.5% และ 4% ซงผลการวจยพบวา MWCNT สามารถเพมสมบตการน าไฟฟาใหเพมขน และสามารถปองกนการ

รบกวนของสนามไฟฟาของแผนยางซลโคนไดด โดยการเตม MWCNT ทปรมาณ 4% สามารถปองกนการรบกวนของ

สนามแมเหลกไฟฟาไดสงทสด (Vas, Thomas, 2015)

ดงนน งานวจยน มวตถประสงคเพอศกษาและพฒนาวสดเชงประกอบยางธรรมชาตทผานกระบวนการคงรป

ดวยรงสแกมมา ทมสมบตในการปองกนการรบกวนของสนามแมเหลกไฟฟา ดวยการเตมสารตวเตมชนด MWCNT

ปรมาณ 0, 2, 4 และ 6 สวนในน าหนกยางรอยสวน (Parts per hundred part of rubber by weight; phr) นอกจากน เพอ

189

PMO14-4

เปนการเพมความแขงแรงใหกบวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL จงมการใชเสนใยไหมเสรมแรงใหกบแผนยาง

ชนงาน โดยมการทดสอบสมบตตางๆ ทส าคญ ไดแก สมบตเชงกลตอแรงดง (Tensile properties) สมบตทางสณฐาน

วทยา (Morphology) และสมบตการน าไฟฟา (Electrical conductivity) ซงผลงานวจยนสามารถน าไปประยกตใชในงาน

ทตองการวสดทมความยดหยนทสงและสามารถปองกนการรบกวนของสนามแมเหลกไฟฟาไดด เชนใชในอปกรณสง/

รบคลนวทยในการสอสารหรอเครองมอทางการทหาร เปนตน นอกจากน ผลการวจยนเปนการเพมมลคาใหกบยาง

ธรรมชาตทผลตภายในประเทศไทยใหเพมขน เปนการเพมรายไดใหกบกลมเกษตรกร อตสาหกรรม และผลตภณฑใน

ประเทศไดเปนอยางด

วตถประสงคของการวจย

1. เพอศกษาผลของ MWCNT ตอสมบตเชงกลและสมบตการน าไฟฟาของวสดเชงประกอบยางธรรมชาตทผาน

กระบวนการคงรปดวยรงสแกมมา

2. เพอศกษาผลของเสนใยไหม ตอสมบตเชงกลของวสดเชงประกอบยางธรรมชาตทผานกระบวนการคงรปดวย

รงสแกมมา

วธการวจย

สารเคมทใชในการวจย

สารเคมทใชในการวจยและผจ าหนาย/ผผลตของสารเคมดงกลาว แสดงในตารางท 1

ตารางท 1 วตถดบและสารเคมทใชในงานวจย

Material/Chemicals Supplier/Company

NRL (Natural rubber latex) 60% Rubber Authority of Thailand

MWCNT Richest Group, Shanghai, China.

PDDA (Poly(diallyl-dimethylammonium chloride)) 20% Chemical express Co., LTD., Thailand.

SDS (Sodium dodecyl sulfate) 90 % Chemical express Co., LTD., Thailand.

NH3 (Ammonia) 1.5% Gammaco Co., LTD., Thailand.

KOH (Potassium hydroxide) 10% Gammaco Co., LTD., Thailand.

H2SO4 (Sulfuric acid) Scitrader Co., LTD., Thailand.

HNO3 (Nitric acid) Scitrader Co., LTD., Thailand.

n-BA (N-butyl acrylate) VIV Interchem Co., Ltd., Thailand.

วสดเสรมแรง เสนใยไหม จากรานรศมไหมไทย มน าหนกตอหนวยพนท 74.46 ± 0.01 g/m2 ตามมาตรฐาน

ASTM D 3776

190

PMO14-5

ตารางท 2 การทดสอบเสนดาย (Yarn tests) ทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D 1059

Fabric Yarn count Tex

Silk Warp yarn 4.77 ± 0.10 per mm

Weft yarn 7.39 ± 0.24 per mm

การเตรยม RVNRL

ผสม NRL 60 % 8.33 kg กบสารละลาย NH3 1.5 % 1.67 kg โดยใชเครองกวนสารเปนเวลา 30 นาท จากนนเตม

KOH 10% 125 g และ n-BA 250 g กวนใหเขากนเปนเวลา 90 นาท แลวจงน าน ายางทผสมได บรรจใสภาชนะแลวน าไปฉาย

รงสแกมมา ดวยปรมาณรงส 14 kGy ณ สถาบนเทคโนโลยนวเคลยร (องครกษ) ท งนน ายางทผานการฉายรงสแกม

มาแลว ท าการเกบรกษาโดยการควบคมอณหภมในตความเยน (ประมาณ 4 oC) กอนการผสมกบ MWCNT และการขนรป

ชนงาน

การเตรยมสารตวเตม MWCNT ทผานการปรบผวดวยกรดผสมระหวาง H2SO4/HNO3

เตม MWCNT 1.08 g ในกรดผสมระหวาง H2SO4/HNO3 (อตราสวน 3:1) ปรมาตร 20 ml ใหความรอนดวยเตา

ใหความรอน (Hotplate) อณหภม 80° เปนเวลา 90 นาท จากนนจงเตมน ากลน ปรมาตร 800 ml และกรองดวยกระดาษ

กรองแลวจงน า MWCNT ทผานการปรบผว อบดวยเตาอบลมรอน (Hot air oven) อณหภม 100° เปนเวลา 12 ชวโมง

จนกระทง MWCNT แหง

การผสม RVNRL กบ MWCNT และการขนรปยาง

ผสม SDS 0.5 g กบ MWCNT ทผานการปรบผวดวยกรดผสม ปรมาณ 0, 1, 2 และ 3 g ซงเปรยบเทยบไดกบ

ปรมาณความเขมขนของ MWCNT ท 0, 2, 4 และ 6 phr ตามล าดบ จากนนเตมน ากลน ปรมาตร 100 ml แลวน าไปเขา

เครองเขยา ultrasonic เปนเวลา 30 นาท ปรบคา pH ใหเปน 10 ดวย 0.2 M KOH เพอใหโมเลกล MWCNT เปนประจ

ลบแลวจงเตมสารละลาย PDDA ซงมประจบวก ปรมาตร 50 ml ปนดวยเครองกวนสาร เปนเวลา 30 นาท จากนนผสม

RVNRL ปรมาณ 100 g เปนเวลา 24 ชม. กระบวนการเตรยมวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL แสดงไดดงภาพท 2

ภาพท 2 แสดงกระบวนการเตรยมวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL (Peng et al., 2010)

191

PMO14-6

เมอกวนน ายางเสรจ เทน ายางลงบนแมพมพใหมความหนาประมาณ 1 mm วางผาไหมทผานการชบดวยน ายา

งบนน ายางในแมพมพ แลวจงเทน ายางอก 1 mm ดงภาพท 3 ปลอยใหแผนยางแหงในอณหภมหอง ประมาณ 3 วน

จากนน น าแผนยางทได ไปท าการอดขนรปดวยเครองอดระบบความดนสง โดยใชความดน 600 psi อณหภม 70° เปน

เวลา 20 นาท ส าหรบชนงาน 1 แผน เพอใหการเขากนของแผนยางและเสนใยไหมดขน และลดฟองอากาศทอาจเกดขน

ในขนตอนของการตากแหง ทงน เพอเปรยบเทยบผลของผาไหมตอสมบตเชงกลของชนงาน คณะวจยฯ ท าการทดสอบ

แผนยาง MWCNT/RVNRL หนา 2 mm ทไมมการเสรมแรงดวยเสนใยไหม โดยใชขนตอนและกระบวนการเดยวกบ

ชนงานทดสอบทมการเสรมแรงดวยเสนใยไหม

ภาพท 3 แสดงการจดวางแผนยางกบเสนใยไหม

การตรวจสอบโครงสรางจลภาคและสมบตเชงกลของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL น าแผนวสดเชงประกอบ ทดสอบลกษณะทางกายภาพและลกษณะทางสณฐานวทยาดวยกลองจลทรรศน

อเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning Electron Microscope; SEM) จากบรษท Philips รน XL30 ประเทศญปน และทดสอบสมบตเชงกลดานมอดลสแรงดง (Tensile modulus) การตานทานแรงดง (Tensile strength) เปอรเซนตการยดตว ณ จดขาด (Elongation at break) ตามมาตรฐาน ASTM D412-06 ดวยเครอง Universal Testing Machine จากบรษท Shimadzu รน Autograph AG-I 5kN ประเทศญปน โดยใชความเรวในการดง 500 mm/min และทดสอบคาความแขง (Hardness) ตามมาตรฐาน ASTM D2240-03 (Shore A) ดวยเครอง Hardness Tester รน GS-719G จากบรษท Teclock ประเทศญปน

การทดสอบสมบตการน าไฟฟาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL

ใหความตางศกยไฟฟากระแสตรงจากเครองก าเนดศกยไฟฟาสง (High voltage power supply) ยหอ KEITHLEY รน 247 (ความตางศกยทใชเทากบ 500 V) ไปยงแผนวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ท าการวดกระแสไฟฟา (Current) ทได โดยใชเครองวดกระแสไฟฟาความละเอยดระดบพโคแอมแปร (Pico-ammeter) ยหอ KEITHLEY รน 6485 ค านวณคาคงทความตานทานเชงปรมาตร (Volume resistivity; ρ) ตามสมการท 1

𝜌 =𝐴×𝑉

𝑡×𝐼 (1)

โดยท A คอ พนทหนาตดตวอยาง (cm2)

V คอ ความตางศกยทใหกบตวอยาง (V)

t คอ ความหนาตวอยาง (cm)

I คอ กระแสไฟฟาทวดได (A)

192

PMO14-7

ทงน คาคงทการน าไฟฟา (Electrical conductivity; σ) มความสมพนธกบคา ρ ตามสมการท 2

σ =1

𝜌 (2)

ผลการวจย

โครงสรางจลภาคและสณฐานวทยาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL

ภาพท 4 โครงสรางสณฐานวทยาจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM)

(ก) วสดเชงประกอบ RVNRL/Silk (ข) วสดเชงประกอบ RVNRL ทเตมสารตวเตม MWCNT ปรมาณ 2 phr (ค) วสดเชงประกอบ RVNRL ทเตมสารตวเตม MWCNT ปรมาณ 4 phr (ง) วสดเชงประกอบ RVNRL ทเตมสารตวเตม MWCNT ปรมาณ 6 phr

193

PMO14-8

สมบตเชงกลและสมบตการน าไฟฟาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ตารางท 3 สมบตเชงกลและสมบตการน าไฟฟาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL (± SD)

Sample MWCNT content

(phr)

Mechanical properties Electrical conductivity (x10-9)(S/cm)

Tensile modulus (MPa)

Tensile strength (MPa)

Elongation at break (%)

Hardness (Shore A)

NR 0 0.33±0.03 3.21±2.14 1030 ±16 20 ±1 1.39 ±0.60

RVNRL

0 0.53 ±0.02 17.22 ±1.11 1340 ±10 21 ±1 3.88 ±0.23 2 0.42 ±0.05 5.75 ±0.68 1044 ±20 26 ±1 4.24 ±0.20 4 0.54 ±0.03 5.76 ±0.83 1070 ±33 27 ±1 4.35 ±0.21 6 0.53 ±0.04 3.39 ±0.37 675 ± 26 32 ±1 4.37 ±0.21

NR/Silk 0 0.98 ±0.09 2.24 ±0.02 34.0 ±1.3 28 ±1 0.03 ±0.12

RVNRL/Silk

0 1.49 ±0.24 7.04 ±2.06 38.0 ±2.9 33 ±1 0.07 ±0.01 2 0.77 ±0.03 4.85 ±0.10 24.4 ±0.1 34 ±2 4.40 ±0.27 4 1.00 ±0.06 4.25 ±0.21 23.1 ±1.1 35 ±1 5.08 ±0.26 6 0.97 ±0.13 5.10 ±0.54 25.0 ±1.1 42 ±2 6.94 ±0.48

อภปรายและสรปผลการวจย

สมบตการน าไฟฟาของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL

จากตารางท 2 วสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ทมการปรบเปลยนปรมาณสารตวเตม MWCNT ตงแต 0,

2 ,4 และ 6 phr มคาการน าไฟฟาสงขนตามปรมาณสารตวเตมทเพมขน เนองจากสารตวเตม MWCNT มสมบตการน า

ไฟฟาทสงกวาวสดยางทเปนฉนวนไฟฟา (คาการน าไฟฟาของ MWCNT อยระหวาง 106-107 S/m ในขณะทวสดยาง

ทวไป มคาการน าไฟฟาประมาณ 10-14 S/m) ดงนนเมอมการเตมสารตวเตม MWCNT ในวสดยาง จงสงผลท าให

อเลกตรอน (กระแสไฟฟา) สามารถเคลอนทในตวกลางไดงายขน ท าใหคาการน าไฟฟาสงขนตามปรมาณการเพมสาร

ตวเตม MWCNT โดยผลการวจยพบวา ทปรมาณ 6 phr ของ MWCNT ซงเปนปรมาณสงสดของ MWCNT ทใชในการ

วจย ชนงานมคาการน าไฟฟาสงสด ดงนน สารตวเตม MWCNT สามารถชวยเพมความสามารถในการน าไฟฟาใหกบ

ชนงานไดดขน ทงนในชนงานทใชเสนใยไหมและไมใชเสนใยไหม (เสนใยไหมมคาการน าไฟฟาประมาณ 1.96-2 S/m)

เมอมการเสรมยางดวยเสนใยไหมสงผลใหมคาการน าไฟฟาเพมขนเนองจากเสนไยไหมมคาการน าไฟฟาสงกวาวสดยาง

ทวไป ซงสงผลดตอการน าไปประยกตใชในการพฒนาเปนวสดปองกนการรบกวนของคลนแมเหลกไฟฟา

สมบตเชงกลของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL

จากผลการทดสอบสมบตเชงกลของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ดงแสดงในตารางท 2 ทมการเตม

สารตวเตม MWCNT โดยปรบเปลยนปรมาณท 0, 2, 4 และ 6 phr พบวาการเตมสารตวเตม MWCNT สงผลท าใหคา

เปอรเซนตการยดตว ณ จดขาด คามอดลสแรงดง และคาความตานทานแรงดงของวสดเชงประกอบมแนวโนมทลดลง

เนองจากสารตวเตม MWCNT ไมสามารถเกดอนตรกรยากบยางได และเมอเตมสารตวเตมในปรมาณทเพมขน อาจท า

ใหเกดการเกาะกลมกนของสารตวเตมดวยกนเอง (Filler-filler interaction) จงสงผลท าใหการยดเกาะระหวางสารตวเตม

194

PMO14-9

กบเมทรกซของยางและการกระจายตวของ MWCNT ในชนงานลดลง (Boochathum, Rongtongaram, 2016) การเกาะ

กลมของ MWCNT ในเมทรกซยางสามารถมองเหนไดจากภาพกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) ภาพ

ท 4ข-4ง นอกจากน เมอเตมสารตวเตม MWCNT สงผลท าใหวสดมคาความแขงเพมขนตามปรมาณ MWCNT ทเพมขน

ทงนเนองจากสารตวเตม MWCNT เปนอนภาคทมความแขง (Rigidity) สง สงผลใหคาความแกรงโดยรวมของวสดเชง

ประกอบเพมขน

ทงนเมอพจารณาสมบตเชงกลของวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ทเสรมแรงดวยเสนใยไหม ซงแสดง

ในภาพท 4ก แสดงใหเหนถงการแทรกตวหรอการเขากนของวสดเชงประกอบยางกบเสนใยไหมทด โดยการทดสอบ

สมบตเชงกลของชนงาน พบวา ชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใยไหม มคามอดลสแรงดงและคาความแขงทสงกวา

ชนงานทไมมการเสรมดวยเสนใยไหม ทงนเนองจากเสนใยไหมท าหนาทเปนตวเสรมแรง (Reinforcement) ในวสดเชง

ประกอบยาง และมคาความแขง (Rigidity) ทสงกวาวสดยาง จงสงผลท าใหชนงานมความแขงทผวโดยรวมเพมขน สวน

คาเปอรเซนตการยดตว ณ จดขาด และคาความตานทานแรงดงมคาทลดลง เนองจากวสดเสนใยไหมมสมบตความ

ยดหยนต า เมอเตมในวสดเชงประกอบยาง จงสงผลท าใหวสดเชงประกอบยางมการยดตวและยดหยนลดลง แตเมอ

พจารณาวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL ทปรมาณ 6 phr พบวาคาความตานทานแรงดงของวสดเชงประกอบ

MWCNT/RVNRL ทเสรมแรงดวยเสนใยไหมมคาความตานทานแรงดงทสงกวาวสดเชงประกอบทไมมการเสรมแรง

ดวยเสนใยไหม

เมอพจารณาผลการวจยโดยรวม เหนไดวา สารตวเตม MWCNT สามารถเพมความสามารถในการน าไฟฟา

ของวสดเชงประกอบยางตามปรมาณสารตวเตมทเพมขน (สงสดทปรมาณ 6 phr) ซงเหมาะตอการน าไปประยกตใชใน

การพฒนาเปนวสดปองกนการรบกวนจากคลนแมเหลกไฟฟาได แตท งนสมบตเชงกลโดยรวม โดยเฉพาะคาการ

ตานทานแรงดง มคาลดลงจากการเตมสารตวเตม MWCNT ในปรมาณทสงขน ดงนน เพอใหวสดเชงประกอบยาง

สามารถคงสภาพความแขงแรงของวสดไว การใชเสนใยไหมเปนวสดเสรมแรงจงเปนทางเลอกทมประสทธภาพ ดงเหน

ไดจากคาการตานทานแรงดงของวสดเชงประกอบยางธรรมชาตทมการเตม MWCNT ปรมาณ 6 phr และใชเสนใยไหม

เสรมแรงมสมบตโดยรวมสงกวาชนงานทไมมการใชเสนใยไหม ดงนน ผลการวจยสามารถสรปไดวา - การเตม MWCNT ลงใน RVNRL สงผลท าใหคาความแขง และคาการน าไฟฟาเพมขนแตคาเปอรเซนตการ

ยดตว ณ จดขาด คามอดลสแรงดง และคาความตานทานแรงดงมคาลดลง - การใชเสนใยไหมในวสดเชงประกอบ MWCNT/RVNRL สงผลท าใหคาความแขงและคามอดลสแรงดง

เพมขน แตคาเปอรเซนตการยดตว ณ จดขาดและคาความตานทานแรงดงมคาลดลง ยกเวนชนงานทมการเตม MWCNT ทปรมาณ 6 phr พบวาคาความตานทานแรงดงของชนงานทมการใชเสนใยไหมมคาสงกวาชนงานทไมมการใชเสนใยไหม

195

PMO14-10

กตตกรรมประกาศ ผวจยขอขอบพระคณทนสนบสนนงานวจยจากคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร และส านก

คณะกรรมการวจยแหงชาต (วช.) นอกจากน ผวจยขอขอบคณสถาบนเทคโนโลยนวเคลยรแหงชาต (องคการมหาชน) และกลมวจยการผลตและขนรปพอลเมอร (P-PROF) สายวชาเทคโนโลยวสด คณะพลงงานสงแวดลอมและวสด มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร และบรษทวไอว อนเตอรเคม จ ากด และศนยทดสอบผลตภณฑไฟฟาและอเลกทรอนกส (PTEC) ทใหความอนเคราะหวสดอปกรณในการทดลอง และเครองมอในการทดสอบ

เอกสารอางอง Boochathum P, Rongtongaram N. Influence of chloroacetate group on physical properties of natural rubber and its

interaction with fillers. Appl Polym Sci 2016; 43076. Gao S, Chen X, Pan F, Song K. Effect of secondary phase on the electromagnetic shielding effectiveness of

magnesium alloy. Sci Rep 2018; 8(1): 1625. Incavo J, Schafer M. Simplified method for the determination of N-nitrosamines in rubber vulcanizates. Anal Chim

Acta 2006; 557(1-2): 256-261. Kaewunruen S, Meesit R. Sensitivity of crumb rubber particle sizes on electrical resistance of rubberized concrete.

Cogent Eng 2016; 3(1): 1126937. Peng Z, Feng C, Luo Y, Li Y, Kong L. Self-assembled natural rubber/multi-walled carbon nanotube composites using

latex compounding techniques. Carbon 2010; 48(15): 4497-4503. Scagliusi S, Cardoso E, Lugao A. Effect of gamma radiation on chlorobutyl rubber vulcanized by three different

crosslinking systems. Radiat Phys Chem 2012; 81(9): 1370-1373. Smitthipong W, Suethao S, Shah D, Vollrath F. Interesting green elastomeric composites: Silk textile reinforced

natural rubber. Polym Test 2016; 55: 17-24. Vas J, Thomas M. Electromagnetic shielding effectiveness of multi-walled carbon nanotube filled silicone rubber.

Proceeding of the13th INCEMIC: IEEE; 2015: 55-59.

196