Search :
Project
Project Title :
การศึกษาการใช้เส้นไหมแบบต่อเนื่องสำหรับเสริมแรงวัสดุเชิงประกอบอีพอกซี (Study of using silk as a continuous fiber for reinforcing epoxy composite)
downloaded 19 times
Researcher Name :
วิมลลักษณ์ สุตะพันธ์ (Wimonlak Sutapun)
Abstract :
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการใช้ผืนผ้าไหมเป็นวัสดุเสริมแรงสาหรับวัสดุเชิงประกอบอีพอกซี ผืนผ้าไหมที่ใช้มีรูปแบบเป็นผืนผ้าทอลายหนึ่ง (plain weaving) ใช้เส้นไหมสายพันธ์นางน้อย ผืนผ้าไหมถูกเตรียมในสองลักษณะคือ ผืนผ้าไหมที่ไม่ผ่านการดัดแปร และผืนผ้าไหมที่ดัดแปรด้วยสารคู่ควบ 3-อมิโนโพรพิลไตรเอทอกซีไซเลน การเตรียมวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีใช้ผืนผ้าไหมในปริมาณร้อยละ 18 30 และ 35 สมบัติทางความร้อนของผืนผ้าไหมและวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีเสริมแรงด้วยผืนผ้าไหมถูกตรวจสอบด้วยเทคนิคการวิเคราะห์น้าหนักภายใต้ความร้อนและเทคนิคการวิเคราะห์พลังงานภายใต้ความร้อน สมบัติทางกลของผืนผ้าไหมและวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีเสริมแรงด้วยผืนผ้าไหมถูกตรวจสอบด้วยเครื่อง universal testing machine หมู่ฟังก์ชันที่พื้นผิวของผืนผ้าไหมถูหตรวจสอบด้วยเทคนิค เอทีอาร์ฟูเรียร์ทรานซฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรสโคปี ลักษณะพื้นผิวของเส้นไหมและพื้นผิวแตกหักของวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องกราด ผืนผ้าไหมมีจานวนเส้นด้ายเฉลี่ยในแนวเส้นยืน (warp direction) 177 เส้นต่อ 10 เซนติเมตร และในแนวเส้นพุ่ง (weft direction) 201 เส้นต่อ 10 เซนติเมตร ความทนต่อแรงดึงในแนวเส้นยืน 537 นิวตัน และในแนวเส้นพุ่ง 555 นิวตัน จากการตรวจสอบหมู่ฟังก์ชันที่พื้นผิวแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของผืนผ้าไหมประกอบด้วยเฟสอสัณฐานและเฟสผลึก ผืนผ้าไหมมีปริมาณความชื้นประมาณร้อยละ 7 โดยน้าหนัก ผืนผ้าไหมที่ไม่ผ่านการดัดแปรเสื่อมสลายด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 324 องศาเซลเซียส การดัดแปรพื้นผิวผ้าไหมด้วยสารคู่ควบไซเลนทาให้ผืนผ้าไหมที่ผ่านการดัดแปรด้วยสารคู่ควบไซเลนเสื่อมสลายด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 340 องศาเซลเซียส และเมื่อตรวจสอบด้วยเครื่องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องกราดพบว่าเส้นไหมของผืนผ้าไหมที่ไม่ผ่านการดัดแปรมีพื้นผิวที่ราบเรียบ ในขณะที่เส้นไหมของผืนผ้าไหมที่ผ่านการดัดแปรมีสารเคลือบอยู่ที่พื้นผิวคาดว่าเป็นชั้นของสารคู่ควบไซเลน การเสริมแรงอีพอกซีเรซินด้วยผืนผ้าไหมทาให้มอดุลัสของยังก์และมอดุลัสแรงดัดของวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีเพิ่มขึ้นตามปริมาณของผืนผ้าไหม อย่างไรก็ตามความทนต่อแรงดึง ความทนต่อแรงดัด และความทนต่อแรงกระแทกของวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีน้อยกว่าสมบัติทางกลดังกล่าวของอีพอกซีเรซิน แต่การเพิ่มปริมาณผืนผ้าไหมทาให้ ความทนต่อแรงดึง ความทนต่อแรงดัด และความทนต่อแรงกระแทกเพิ่มขึ้น อุณหภูมิการเสื่อมสลายเนื่องจากความร้อนของอีพอกซีเมทริกซ์ไม่ขึ้นกับปริมาณผืนผ้าไหมแต่วัสดุเชิงประกอบอีพอกซีเรซินเสริมแรงด้วยผืนผ้าไหมจะเริ่มเสื่อมสลายที่อุณหภูมิที่ต่ากว่าอุณหภูมิการเสื่อมสลายของอีพอกซี และอุณหภูมิการเกิดโครงสร้างร่างแหของวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีเพิ่มขึ้นแต่อุณหภูมิการเกิดทรานซิชันแก้วหลังอบบ่มลดลงเมื่อปริมาณผืนผ้าไหมเพิ่มขึ้น การดัดแปรผืนผ้าไหมด้วยสารคู่ควบ APTS มีผลต่อการปรับปรุงความทนต่อแรงดึง และความทนต่อแรงกระแทกเล็กน้อย และมีผลต่อการเพิ่มขึ้นต่ออุณหภูมิเริ่มต้นของการเสื่อมสลายด้วยความร้อนของวัสดุเชิงประกอบอีพอกซีอย่างมีนัยสาคัญ Abstract In this research project, silk fabric reinforced epoxy composites were prepared with untreated silk fabric (UT-SF) and silane treated silk fabric (ST-SF). The silk fabric was plain woven using silk tread of Nang Noi eco type. 3-Aminopropyltriethoxysilane, a silane coupling agent, was used for the silk fabric treatment. The epoxy composite was prepared with silk weight fraction of 0.18, 0.30, and 0.35. Thermal properties of silk fabrics and silk reinforced epoxy composites were investigated using a thermogravimetric analyzer and differential scanning calorimetry. Mechanical properties of the fabrics and epoxy composites were determined using a universal testing machine. Attenuated reflection Fourier transform infrared spectrometry was employed to characterize silk surface functional group. Topography of silk surface and morphology of the composite fracture surface were observed by a scanning electron microscope. Silk fabric contained in warp direction 177 ends/10 cm. and in weft direction 201 picks/10 cm. Tensile force of untreated silk fabric was 537 N in warp direction and 555 N in weft direction. After the silane treatment, it was 814 N and 828 N, respectively. Silk fabrics contained 7 wt% moisture. UT-SF thermally decomposed at 324ºC however; silane treatment resulted in higher thermal decomposition of ST-SF, 340 ºC. In addition, silk tread of UT-SF had smooth surface whereas that of ST-SF had rougher surface due to deposited silane layer on the surface. It was evident by functional group analysis that silk comprised amorphous and crystalline phase. Youngs modulus and flexural modulus of epoxy composites was a function of silk fabric composition. Nevertheless, reinforcing epoxy with silk fabric caused the reduction in composite tensile strength, flexural strength and impact strength. As silk fraction was increased, the composite strengths, tensile, flexural, and impact strength, improved. Thermal decomposition of epoxy matrix was not influenced by types of fabric whether it was UT-SF or ST-SF. However, the epoxy composites initially decomposed at lower temperature derived from silk decomposition occurring at temperature lower than that of epoxy matrix. For epoxy reinforced with silk fabric, it cured at higher temperature than neat epoxy did but its glass transition temperature was lower than the neat epoxys. Treating a silk fabric with 3-aminopropyltriethoxysilane resulted in a gradual increase of tensile and impact strength of epoxy composite. The initial temperature for the epoxy composite to decompose was significantly improved when the composite was reinforced with ST-SF.
Publications :
No
View Publications
Detail
Award/Honor :
Name
Sponsor
Get Date
IRD SEARCH
|
IRD LOGIN