ผลของวัสดุอีพ็อกซีชีวภาพและคาร์บอกซิเลตพอลิเอทิลีนเทเรฟแทเลตต่อการเตรียมและสมบัติเชิงกลของอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปร

Abstract

This research investigated the preparation of epoxy mortar and modified epoxy mortar using commercial epoxy oligomers, bio-epoxy material from epoxidized palm oil (EPO), amine hardener and carboxyl-terminated polyethylene terephthalate (PET-COOH) co-hardener. The EPO was prepared by epoxidizing palm oil (PO) on double bond of triglyceride, and the PET-COOH was obtained through glycolysis and ring opening of anhydride. Three types of PET-COOH hardeners, namely P-T-PA (with COOH 4 groups), P-ET-PA (with COOH 3 groups), and P-EG-PA (with COOH 2-3 groups), were used in this research. The effect of types and amounts of CPET to commercial amine and the ratio of EPO to commercial epoxy oligomer on viscoelastic properties, mechanical and physical properties of epoxy mortar and modified epoxy mortar have been investigated. It was observed that compared to commercial epoxy, PET-COOH in the ratios of 25% and 16.7% in the epoxy mortar and modified epoxy mortar increased both storage modulus at glassy state (E'G) and storage modulus at rubber state, (E'R) and improved the interaction between epoxy with sand. Additionally, the damping properties and the glass transition temperature (Tg) were enhanced with the addition of PET-COOH. However, the combination of EPO with all ratios resulted in decreased viscoelastic properties of the epoxy mortar and modified epoxy mortar. The study also revealed that mixing PET-COOH and amine hardeners resulted in mixing linkage between amine, amide and ester groups, which improved the flexural strength and compressive strength, especially when adding PET-COOH with COOH 4 groups. In contrast, mixing with EPO increased the elongation but decreased the flexural strength and compressive strength. In addition, the results of absorption of epoxy mortar and modified epoxy mortar after immersed in water, acid (10% H2SO4), base (10% NaOH) and salt (10% NaCl) were observed. This research also investigated their potential application as repairing materials by studying bonding strength between cement and epoxy mortar, and cement and modified epoxy mortar, respectively.

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการเตรียมอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปรจากอีพ็อกซีโอลิโกเมอร์ทางการค้า อีพ็อกซีโอลิโกเมอร์ชีวภาพจากน้ำมันปาล์มอีพ็อกซีไดซ์ (EPO) สารทำให้แข็งเอมีน และสารทำให้แข็งร่วมพอลิเอทิลีนเทเรฟเทเรตดัดแปรหรือเพ็ตดัดแปรที่มีหมู่กรดคาร์บอกซิลิกที่ตำแหน่งปลาย (PET-COOH) โดยงานวิจัยนี้ได้เตรียม EPO ผ่านการทำปฏิกิริยาอีพ็อกซิเดชันที่ตำแหน่งพันธะคู่ของไตรกลีเซอไรด์ของน้ำมันปาล์ม (PO) และเตรียม PET-COOH ผ่านการทำปฏิกิริยาไกลโคไลซีสและปฏิกิริยาการเปิดวงแอนไฮไดรด์ของพอลิเอทิลีนเทเรฟเทเรต (PET) โดย PET-COOH ที่เตรียมได้มีจำนวนหมู่กรดคาร์บอกซิลิกที่ตำแหน่งปลายแตกต่างกัน 3 ชนิด คือ P-T-PA ซึ่งมีหมู่ -COOH 4 หมู่ P-ET-PA ซึ่งมีหมู่ -COOH 3 หมู่ และ P-EG-PA ซึ่งมีหมู่ -COOH 2-3 หมู่ ตามลำดับ และศึกษาผลของชนิดและอัตราส่วนของ PET-COOH ต่อเอมีนทางการค้า และอัตราส่วนของ EPO ต่ออีพ็อกซีโอลิโกเมอร์ทางการค้าต่อสมบัติความหยุ่นหนืด สมบัติเชิงกล และสมบัติทางกายภาพของอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปรเทียบกับการใช้อีพ็อกซีทางการค้า พบว่า PET-COOH ในอัตราส่วน 25% และ 16.7% ในอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปร ส่งผลต่อสมบัติความหยุ่นหนืดทั้งค่ามอดุลัสสะสมที่สถานะคล้ายแก้ว ค่ามอดุลัสสะสมที่สถานะคล้ายยาง และอันตรกิริยาระหว่างอีพ็อกซีกับสารตัวเติมทรายเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการใช้เอมีนทางการค้าเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังพบว่าสมบัติการกระจายพลังงานและค่าอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วแบบไดนามิกมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเติม PET-COOH ในขณะที่การผสมร่วมกับ EPO ในทุกอัตราส่วนให้สมบัติทุกด้านของความหยุ่นหนืดของอีพ็อกซีมอร์ตาร์และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปรลดลง นอกจากนี้ยังพบว่าการผสมร่วมกับ PET-COOH และเอมีน ซึ่งทำให้เกิดการเชื่อมขวางร่วมระหว่างหมู่เอมีน หมู่เอไมด์ และหมู่เอสเทอร์ยังช่วยให้ชิ้นงานมีค่าความต้านแรงดัดโค้ง และความทนแรงอัดเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผสมร่วมกับ PET-COOH ที่มีหมู่ -COOH 4 หมู่ ในขณะที่การผสมร่วมกับ EPO จะช่วยให้ชิ้นงานมีการยืดตัวได้มากขึ้น แต่รับแรงดัดโค้ง และแรงอัดได้ลดลง นอกจากนี้ยังศึกษาผลของการดูดซึมสารละลายของชิ้นงานอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปรหลังแช่ในน้ำ ตัวทำละลายกรด (10% H2SO4) เบส (10% NaOH) และเกลือ (10% NaCl) และการประยุกต์ใช้เป็นวัสดุสำหรับงานซ่อม โดยศึกษาค่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างซีเมนต์กับอีพ็อกซีมอร์ตาร์ และซีเมนต์กับอีพ็อกซีมอร์ตาร์ดัดแปรตามลำดับ