Preparation of thermoplastic vulcanizates from natural rubber and poly(butylene adipate-co-terephthalate) blends

Abstract

The aim of this research was to study PBAT/NR blends, dynamic vulcanizates blends and TPV/organoclay based on the blends of PBAT/NR. In this research, PBAT was mixed with NR in an internal mixer machine to obtain the blends. The ratio of PBAT and NR were varied at 60/40, 55/45, 50/50, 45/55, 40/60, 35/65 and 30/70 %by weight. Firstly, the PBAT/NR blends were investigated. The results from UTM found that Young’s modulus and tensile strength was increased with increasing of PBAT contents. Tension set was decreased because the elastic recovery was increased with NR content. The morphology reveals that the poor interaction between PBAT and NR as observed by SEM. So the compatibilizer i.e. NR-g-GMA, NR-g-MMA, and IR-g-MAH were used. SEM micrographs indicated that the compatibility of PBAT/NR was improved. The results indicated that NR-g-GMA had the best performance for PBAT/NR blends. However, the crystallinity and thermal stability of blends were increased with PBAT content as observed by DSC and TGA. Secondly, the PBAT/NR blends via dynamic vulcanization were investigated. Luperox® 101 was used as a curing agent. The tensile properties of PBAT/NR/Lup were higher than PBAT/NR because NR was crosslinked. Especially, the elastic recovery was improved due to the effect of crosslinked NR. Finally, the effect of organoclay i.e. Cloisite 30B and Cloisite 15A on TPV was studied. 3 phr of masterbatch C30B and C15A were added in TPV based on PBAT/NR/Lup/NR-g-GMA. C30B and C15A could act as a nucleating agent that resulted in an increase of crystallinity of PBAT. So, Young’s modulus of TPV/organoclay was increased as observed by UTM. Furthermore, the results from TGA revealed that the thermal stability of TPV/organoclay was increased by adding C30B and C15A.

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาพอลิเมอร์ผสม PBAT/NR, พอลิเมอร์ผสม PBAT/NR ที่เตรียมแบบไดนามิกส์ วัลคาไนเซชั่น และ TPV/organoclay จาก PBAT/NR โดยในงานวิจัยนี้จะนำ PBAT มาผสมกับยางธรรมชาติในเครื่องผสมระบบปิดเกิดเป็นพอลิเมอร์ผสม โดยสัดส่วนในการผสม PBAT/NR ได้แก่ 60/40, 55/45, 50/50, 45/55, 40/60, 35/65 และ 30/70 %โดยน้ำหนัก ในส่วนแรกเป็นการศึกษาพอลิเมอร์ผสม PBAT/NR จากผลการศึกษาสมบัติการดึงยืดพบว่า ค่ามอดูลัสและความต้านทานต่อแรงดึงของพอลิเมอร์ผสมจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของ PBAT อย่างไรก็ตามค่า tension set ของพอลิเมอร์ผสมจะลดลง ตามสัดส่วนของยางที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากความสามารถในการคืนรูปกลับขึ้นอยู่กับสัดส่วนของยางในพอลิเมอร์ผสม สำหรับลักษณะทางสัณฐานวิทยาพบว่า PBAT และยางมีความเข้ากันได้น้อย ดังนั้นจึงมีการนำสารช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ที่แตกต่างกัน ได้แก่ NR-g-GMA, NR-g-MMA และ IR-g-MAH มาศึกษา เมื่อพิจารณาสัณฐานวิทยาแสดงให้เห็นว่าความเข้ากันได้ระหว่าง PBAT และยางถูกปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยผลการทดลองพบว่า NR-g-GMA เป็นสารช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ที่ดีที่สุด นอกจากนี้ผลการทดลองจาก DSC และ TGA พบว่าปริมาณผลึกและเสถียรภาพทางความร้อนของพอลิเมอร์ผสมจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของ PBAT ในส่วนที่สองเป็นการศึกษา PBAT/NR ที่เตรียมโดยไดนามิกส์ วัลคาไนเซชั่น ซึ่งมี Luperox® 101 เป็นสารเชื่อมขวาง จากผลการทดลองพบว่า สมบัติการดึงยืดของ PBAT/NR/Lup มีค่าสูงกว่า PBAT/NR โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการคืนรูปกลับ ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้น เนื่องจากอิทธิพลของยางที่เกิดการเชื่อมขวาง ในส่วนสุดท้ายเป็นการศึกษาอิทธิพลของออร์กาโนเคลย์ ได้แก่ Cloisite 30B และ Cloisite 15A ที่มีต่อ TPV จาก PBAT/NR/Lup/NR-g-GMA โดยเติมลงในระบบผสม 3.0 phr จากผลการทดลองพบว่า C30B และ C15A สามารถเป็นสารก่อผลึกในระบบผสมส่งผลให้ปริมาณผลึกของ PBAT เพิ่มขึ้น ดังนั้นเมื่อพิจารณาสมบัติการดึงยืดพบว่าค่ามอดูลัสของระบบผสม TPV/organoclay มีค่าเพิ่มขึ้น นอกจากนี้จากการทดสอบ TGA แสดงให้เห็นว่าเสถียรภาพทางความร้อนมีค่าสูงขึ้นเมื่อมีการเติม C30B และ C15A