การเตรียมและสมบัติต้านแรงดัดของวัสดุคอมโพสิตที่เสริมแรงด้วยคาร์บอนแบล็ก โดยมีอีพ็อกซีเรซินเป็นเนื้อสาร
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
วัสดุคอมโพสิตที่มีอีพ็อกซีเรซินจัดอยู่ในกลุ่มเทอร์โมพลาสติก เป็นเนื้อสารมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในช่วงศตวรรษที่ 20 เนื่องจากมีความหลากหลายและมีความยืดหยุ่นในการประยุกต์ใช้งาน โดยนิยมใช้ร่วมกับสารเสริมแรงในกลุ่มคาร์บอน เพื่อให้เกิดเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงสูงแต่น้ำหนักเบา โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์หลัก คือ ศึกษาและวิเคราะห์การเตรียมอนุภาคคาร์บอนแบล็กด้วยเทคนิคอัลตราโซนิกคู่ (Couple Ultrasonic) ซึ่งเป็นการประยุกต์การกระจายตัวของอนุภาคโดยการสั่นด้วยเครื่องสั่นแบบอ่าง (Ultrasonicate Bath) และเครื่องสั่นแบบโพรบ (Ultrasonic Probe) ในตัวทำละลาย 5 ชนิด ได้แก่ น้ำปราศจากไอออน อะซิโตน เอทานอล เมทานอล และเมทิลเอทิลคีโตน และศึกษาสมบัติต้านแรงดัดของวัสดุคอมโพสิตที่เสริมแรงด้วยคาร์บอนแบล็ก โดยมีอีพ็อกซีเรซินเป็นเนื้อสารด้วยเครื่องทดสอบสมบัติเชิงกล ผลการศึกษาพบว่า อนุภาคคาร์บอนแบล็กสามารถกระจายตัวได้ดีในสารละลาย 4 ชนิด คือ อะซีโตน เอทานอล เมทานอล และเมทิลเอทิลคีโตน แต่อนุภาคคาร์บอนแบล็กจะเริ่มตกตะกอนเมื่อเวลาผ่านไป 60 นาที มีเพียงอนุภาคคาร์บอนแบล็กในตัวทำละลายเมทานอลเท่านั้นที่รักษาเสถียรภาพได้ดี ไม่กลับมารวมตัวกันอีกครั้ง และไม่ตกตะกอนลงก้นภาชนะแม้เวลาจะผ่านไป 5 วัน และมีขนาดอนุภาคเฉลี่ย 298.2 นาโนเมตร นอกจากนี้ วัสดุคอมโพสิตที่เสริมแรงด้วยคาร์บอนแบล็กปริมาณ 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 และ 0.5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก สามารถเพิ่มสมบัติต้านทานแรงดัด โดยเฉพาะความเค้น ณ จุดครากได้ โดยวัสดุอีพอกซีเรซินที่เสริมแรงด้วยคาร์บอนแบล็กปริมาณ 0.3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก สามารถเพิ่มค่าความเค้น ณ จุดครากถึง 19 % ในขณะที่ค่ามอดูลัสของยังมีค่าคงเดิม
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
- เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนายเรืออากาศ ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง กองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
- บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนายเรืออากาศถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนายเรืออากาศ หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ หรือเพื่อกระทำการใด ๆ จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักอักษรณ์จากวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนายเรืออากาศ ก่อนเท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
บุญรักษ์กาญจนวรวณิชย์. โพลิเมอร์คอมโพสิต. ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ
อาดีละห์ ศิริวัลลภ. (2558). วัสดุเชิงประกอบจากโฟมพอลิสไตรีนรีไซเคิลและเส้นใยธรรมชาติ. (วิทยานิพนธ์มหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ สงขลา).
สมิท, วิลเลียม เอฟ. (2544). วัสดุวิศวกรรม Principles of materials science and engineering. พิมพ์ครั้งที่ 3.กรุงเทพมหานคร : แมคกรอ-ฮิล อินเตอร์เนชั่นแนล.
หฤทภัค กีรติเสว, ฉัตรชัย วีระนิติสกุล และอภิรัตน์ เลาห์บุตร. (2553), ภาพรวมของวัสดุเชิงประกอบ An overview of composite material. วิศวกรรมสารมก., 22(12): 18-32.
จันทร์ฉาย ทองปิ่น และสุดศิริ เหมศรี. (2548). การใช้ยางธรรมชาติที่ถูกคัดแปรเพื่อปรับปรุงความเหนียวของอีพอกซิเรซิน. วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม. มหาวิทยาลัยศิลปากร.
เอนก ภู่จำนงค์. (2553). วัสดุอีพอกซีเรซินกับการขึ้นรูปชิ้นงานพลาสติก. MTEC. เมษายน - มิถุนายน 2553: 14 – 20.
Przemyslaw D. Pastuszak & Aleksander Muc. (2013). Application of Composite Materials in Modern Constructions. Key Engineering Materials.13(542): 119 – 129.
Ateeq Rahman, Ilias Ali, Saeed M. AL Zahrani & Rabeh H. Eleithy. (2013). A REVIEW OF THE APPLICATIONS
OF NANOCARBON POLYMER COMPOSITES. NANO: Brief Reports and Reviews. 11(6): 185–203.
Andrei Honciuc. (2021). Chemistry of Functional Materials Surfaces and Interfaces.1st edition. Elsevier.
Ming-Yuan Shen , Wen-Yuan Liao, Tan-Qi Wang & Wei-Min Lai. (2021). Characteristics and Mechanical Properties of Graphene Nanoplatelets-Reinforced Epoxy Nanocomposites: Comparison of Different Dispersal Mechanisms. Sustainability. 21(13): 1-18.
Li, H.Y., Chen, H.Z., Xu, W.J., Yuan, F., Wang, J.R. & Wang, M. (2005). Polymer-encapsulated hydrophilic carbon blacknanoparticles free from aggregation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 5(254): 173-178.
Jakab, E. & Omastová, M. (2005). Thermal decomposition of polyolefin/carbon black composites. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 5(74): 204-214.
Zhang, W., Zhang, X., Liang, M. & Lu, C. (2008). Mechanochemical preparation of surface-acetylated cellulose powder to enhance mechanical properties of cellulose-filler-reinforced NR vulcanizates. Composites Science and Technology, 8(68): 2479-2484.
Khalil, H.A., Firoozian, P., Bakare, I.O., Akil, H.M. & Noor, A.M. (2010). Exploring biomass based carbon black as filler in epoxy composites: Flexural and thermal properties. Materials & Design, 10(31): 3419-3425.
Kuzhir, P., Paddubskaya, A., Plyushch, A., Volynets, N., Maksimenko, S., Macutkevic, J., Kranauskaite, I., Banys, J., Ivanov, E.,Kotsilkova, R. & Celzard, A. (2013). Epoxy composites filled with high surface area-carbon fillers: Optimization of electromagnetic shielding, electrical, mechanical, and thermal properties. Journal of Applied Physics. 13(114): 164304-1 - 164304-7.
Yue, J., Xu, Y. & Bao, J. (2017). Epoxy–carbon black composite foams with tunable electrical conductivity and mechanical properties: Foaming improves the conductivity. Journal of Applied Polymer Science, 17(134): 45071-1 - 45071-10.
Tanusree Bera, S.K. Acharya & Punyapriya Mishra. (2018). Synthesis, mechanical and thermal properties of carbon black/epoxy composites. International Journal of Engineering, Science and Technology. 18(10): 12-20.
Chifei We, Shigeo Asai, Masao Sumita, & Keizo Miyasaka. (1992). Dispersion of Particle in Polymer Composities Filled with Carbon Black Studied by Scanning Electron Microscopy Observation. Integration of CiNii Articles into CiNii Research. 92(48): 69 – 72.
Ai-Jie Ma, Weixing Chen, Yonggang Hou & Gai Zhang. (2010). Dispersion, Mechanical and Thermal Properties of Epoxy Resin Composites Filled with the Nanometer Carbon Black. Polymer-Plastics Technology and Engineering. 10(49): 916–920.
Boris I. Kharisov, Oxana V. Kharissova & Ubaldo Ortiz Méndez. (2014). Methods for Dispersion of Carbon Nanotubes in Water and Common Solvents. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 14(1700): 109 – 114.
Shouci Lu, Robert J. Pugh & Eric Forssberg. (2005). Interfacial Separation of Particles. ScienceDirect.
วัชรพันธุ์ มณีรัตน์. (2549). การปรับปรุงสมบัติการนำไฟฟ้าของยางธรรมชาติโดยใช้คาร์บอนแบล็ก. (วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง กรุงเทพมหานคร).
Julian S. Taurozzi, Vincent A. Hackley & Mark R. Wiesner. (2011). Ultrasonic dispersion of nanoparticles for environmental, health and safety assessment – issues and recommendations. Nanotoxicology, December 2011. 11(5): 711–729.
Thomas Hielscher. (2005). ULTRASONIC PRODUCTION OF NANO-SIZE DISPERSIONS AND EMULSIONS. ENS’05 Paris, France, 14-16 December 2005.
จันทร์จีรา อภิรักษ์เมธาวงศ์. (2557). การศึกษาสมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์คอมโพสิทระหว่างพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงและเศษจากกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์เมลามีน. (วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี นครราชสีมา).
Nathawat Poopakdee & Warut Thammawichai. (2019). FABRICATION AND MECHANICAL PROPERTIES OF
MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE AND CELLULOSE MICROFIBRIL REINFORCED EPOXY COMPOSITE. International Journal of Mechanical and Production Engineering, 19(7): 39 – 43.
ASTM D790. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials 1. ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States.
Ridaoui H, Jada A, Vidal L & Donnet JB. (2006). Effect of cationic surfactant and block copolymer on carbon black particle surface charge and size. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 278(1-3):149–159
Hsiang Yi Hsieh & Weng Tung Cheng. (2021). Fabrication and Stabilization of Oxidized Carbon Black Nanoparticle Dispersion in Aqueous Solution for Photothermal Conversion Enhancement. ACS Omega 2021. 21(6): 3693−3700.
M. Sharif Sh., F. Golestani Fard, E. Khatibi & H. Sarpoolaky. (2009). Dispersion and stability of carbon black nanoparticles, studied by ultraviolet–visible spectroscopy. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 09(40): 524–527.
George Wypych. Carbon black in Databook of Antistatics, 2014 from https://www.sciencedirect.com/book/9781895198614/databook-of-antistatics.
Ori Ishai.(1967). Delayed yielding of epoxy resin under tension, compression, and flexure. I. Behavior under constant strain rate. Journal of Applied Polymer Science. 67(11): 963-981.
Masoud Yekani Fard, Yingtao Liu & A. Chattopadhyay. (2012). A simplified approach for flexural behavior of epoxy resin materials. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design. 47(1): 18–31.
