Development of high performance PMDA-modified polybenzoxazine composites reinforced with carbon fiber - Chalita Panyawanitchakun (Chulalongkorn University, 2011)
งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อพัฒนาวัสดุประกอบแต่งสมรรถนะสูงจากพอลิเบนซอกซาซีน (PBA-a) ดัดแปรด้วยสาร ไพโรเมลลิทิค ไดแอนไฮไดรด์ (PMDA) ที่เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอน โดยศึกษาผลของเส้นใยคาร์บอนและปริมาณสารไดแอนไฮไดรด์ชนิด PMDA ต่อสมบัติการติดไฟ ทางกล และทางความร้อนของวัสดุประกอบแต่งเส้นใยคาร์บอน เมื่อพิจารณาสมบัติทางกลและทางความร้อนของวัสดุประกอบแต่งเส้นใยคาร์บอนที่ดีที่สุด พบว่า วัสดุประกอบแต่งมีความสามารถในการบรรจุเส้นใยคาร์บอนใน PBA-a:PMDA เมตริกซ์ เท่ากับ 65 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก สำหรับความสามารถในการทนไฟโดยทำการทดสอบหาค่าปริมาณออกซิเจนที่น้อยที่สุดที่ช่วยในการติดไฟ (Limiting Oxygen Index: LOI) และระดับการทนไฟในแนวตั้งตามมาตรฐานการทดสอบ UL-94 ของวัสดุประกอบแต่งที่ประกอบด้วยเส้นใยคาร์บอนในปริมาณ 65 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ใน PBA-a:PMDA เมตริกซ์ ซึ่งทำการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนโดยโมลของสารไดแอนไฮไดรด์ชนิด PMDA จะได้ว่า วัสดุประกอบแต่งของ PBA-a ที่เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนในปริมาณ 65 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก (65wt% CF/PBA-a) มีค่า LOI เท่ากับ 26.0 ในขณะที่วัสดุประกอบแต่งของ PBA-a:PMDA เมตริกซ์ที่เสริมแรงเส้นใยคาร์บอน ในปริมาณ 65 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก (65wt% CF/PBA-a:PMDA) มีค่า LOI เพิ่มสูงขึ้นเท่ากับ 49.5 นอกจากนี้วัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a:PMDA ที่มีความหนาเพียง 1 มิลลิเมตร สามารถทนการติดไฟระดับสูงสุด คือ V-0 สำหรับค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและค่าสตอเรจมอดูลัสที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส ของวัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a:PMDA มีค่าสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a โดยค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและค่าสตอเรจมอดูลัสที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส ของวัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a:PMDA มีค่าสูงถึง 237 องศาเซลเซียส และ 46 จิกะปาสคาล ตามลำดับ ในขณะที่วัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a มีค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วและค่าสตอเรจมอดูลัสที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียสเท่ากับ 183 องศาเซลเซียส และ 41 จิกะปาสคาล ตามลำดับ นอกจากนี้ จากผลการทดสอบด้วยเครื่อง Thermogravimetric analysis (TGA) จะได้ว่า ค่าอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนและปริมาณเถ้าที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียสของวัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a (405 องศาเซลเซียส และ 75.7 % ตามลำดับ) มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อมีการเพิ่มสัดส่วนของสารไดแอนไฮไดรด์ชนิด PMDAใน PBA-a เมตริกซ์ ซึ่งทำให้วัสดุประกอบแต่ง 65wt% CF/PBA-a:PMDA มีค่าอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนสูงถึง 498 องศาเซลเซียส และปริมาณเถ้าที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เท่ากับ 82 % ดังนั้นเนื่องด้วยสมบัติการทนการติดไฟ สมบัติทางกลและทางความร้อนที่ดีขึ้น วัสดุประกอบแต่งจาก พอลิเบนซอกซาซีน (PBA-a) ดัดแปรด้วยสารไดแอนไฮไดรด์ชนิด PMDA ที่เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนจึงมีศักยภาพในการใช้งานสำหรับวัสดุประกอบแต่งชั้นสูงที่ต้องการสมบัติทางกลที่ดีและเมื่อติดไฟแล้วสามารถดับไฟได้ด้วยตัวเอง