Plasticizers for rubber

Plasticizers for rubber พลาสตไิ ซเซอร์สำหรับอตุ สาหกรรมยาง จัดทำโดย | กลุ่มท่ี 7 | ม.5/4

คำนำ รายงานเล่มนี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของวิชา Rubber Technology ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เพื่อให้ได้ศึกษาหาความรู้ใน เรื่อง พลาสติไซเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมยาง และได้ศึกษาอย่าง เข้าใจเพื่อเป็นประโยชนก์ ับการเรียน ผู้จัดทำหวังว่า รายงานเล่มนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้อ่าน หรือนักเรียน นักศึกษา ที่กำลังหาข้อมูลเรื่องนี้อยู่ หากมีข้อแนะนำ หรือข้อผิดพลาดประการใด ผู้จัดทำขอน้อมรับไว้และขออภัยมา ณ ที่นี้ดว้ ย คณะผจู้ ดั ทำ วันท่ี 1 มีนาคม 2565 หนา้ 1

สารบัญ หน้า 1 คำนำ 2 สารบัญ 3 พลาสตไิ ซเซอร์คืออะไร 5 ชนดิ ของพลาสตไิ ซเซอร์ 7 คณุ สมบัติของพลาสติไซเซอร์ 8 กลไกของพลาสติไซเซชน่ั 9 ประโยชน์ของพลาสติไซเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมยาง 12 สรปุ เนือ้ หาเกีย่ วกับพลาสตไิ ซเซอร์ 14 บรรณานกุ รม หนา้ 2

พลาสติไซเซอรค์ ืออะไร รูปท่ี 1 Plasticizer พลาสติไซเซอร์ เป็นสารที่ใส่ในโพลิเมอร์หรือผลิตภัณฑ์ พลาสติกเพื่อลดจุดหลอมที่ทำให้เกิดการไหล ( flexing temperature) ของพลาสตกิ ทำให้เมด็ พลาสตกิ มคี วามยดื หยุ่นและ อ่อนนุ่มขึ้น สะดวกต่อการดึง รีด ฉาบ หรือหล่อแบบ และยังเป็น ตัวรักษาความอ่อนนุ่มไม่ให้เสียไปโดยง่าย โดยผู้ที่ริเริ่มใช้พลาสติ ไซเซอร์ในทางอุตสาหกรรมคนแรก คือ Hyatt Brothers ในราว ค.ศ.1870 เมื่อเขาผสมแคมเฟอร์กับไนโตรเซลลูโลส และต่อมา หนา้ 3

ไตรครีซิลฟอสเฟต (tricresyl phosphate) ก็ถูกนำมาใช้เป็นพลา สตไิ ซเซอร์ ตามดว้ ยพทาเลทเอสเทอร์ (phthalate esters) รปู ท่ี 2 Hyatt Brothers หนา้ 4

ชนดิ ของพลาสตไิ ซเซอร์ ชนิดของพลาสตไิ ซเซอร์ (plasticizers) สามารถแบ่งไดด้ ังนี้ 1. โมโนเมอรคิ พลาสตไิ ซเซอร์ (monomeric plasticizers) - กลุ่มพทาเลทเอสเทอร์ เป็นกลุ่มที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ มากที่สุด โดยเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่มีหมูค่ าร์บอกซิเลท 2 หมู่ มลี ักษณะเปน็ ของเหลว มีจุดเดือดสงู และความดนั ไอตำ่ เป็น สารที่เสถียรและละลายในไขมันได้ดี พทาเลทเอสเทอร์ที่ผลิตใน อุตสาหกรรมมาจากการทำปฏิกิริยาระหว่างพทาลิกแอนไฮไดร์กับ แอลกอฮอล์ โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) เช่น กรดซัลฟูริค หรอื กรดพาราโทลูอนี ซัลโฟนิค พทาเลทเอสเตอร์ท่ใี ช้เปน็ พลาสติไซ เซอร์ เช่น ไดเมทิลพทาเลท (DMP), ไดเอทิลพทาเลท (DEP), ได นอร์มัวลวิ ทิลพทาเลท (DBP), บิวทิลเบนซลิ พทาเลท (BBP) รูปท่ี 3 ไดเมทิลพทาเลท (DMP) หนา้ 5

- กลุ่มอดิเพทและอซีเลท ผลิตจากกรดอดิพิคหรือกรดอ ซีเลอคิ กับแอลกอฮอล์ เช่น ไดทเู อทลิ เฮซลิ อดเิ พท (DOA), ไดไอโซ เดซลิ อดเิ พท (DIDA), ไดนอรม์ ัลออกทิลเดซลิ อดเิ พท (DNODA), ได ทูเอทิลเฮซิลอซีเลท (DOZ) และไดไอโซออกทิลอซีเลท (DIOZ) เป็นต้น ซึ่งตัวที่สำคัญที่สุด คือ DOA และ DHZ ที่องค์การอาหาร และยาของสหรฐั อเมรกิ าอนุญาตใหใ้ ช้ในผลติ ภณั ฑบ์ รรจุอาหาร 2. โพลีเมอริคพลาสติไซเซอร์ ได้จากปฏิกิริยาระหว่างกรด ไดเบซิค (dibasic acid) เช่น กรดอดิพิค หรือ กรดอซีเลอิคกับไก คอล เชน่ โพรไพลีนไกคอล จะได้พลาสติไซเซอร์ท่ีมีนำ้ หนักโมเลกุล สูงถึง 20 เท่าของชนิดโมโนเมอร์ริค และจะมีโอกาสหลุดจาก พลาสติกได้น้อยกว่าที่อุณหภูมิสูง ๆ และยังทนต่อการละลายของ น้ำมันและตัวทำละลาย ส่วนราคาของโพลีเมอริคพลาสติไซเซอร์ นนั้ จะสงู กว่าพวกพทาเลทเอสเตอรป์ ระมาณ 1.5-2 เทา่ หนา้ 6

คณุ สมบัติของพลาสติไซเซอร์ พลาสติไซเซอร์มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าทนต่อกรดด่าง น้ำมันและผงซักฟอก โดยทั่วไปมักใส่พลาสตไิ ซเซอร์ประมาณ 20- 40% โดยน้ำหนกั พลาสติไซเซอร์จึงมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรม ผลิตภัณฑพ์ ลาสติกอย่างยงิ่ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมพลาสติกโพ ลีไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride, PVC) ซึ่งเป็นพลาสติกที่ นำไปทำประโยชน์ได้มากมาย เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร ฟิล์มห่อ อาหาร เครื่องมือแพทย์ เช่น ถุงบรรจุเลือด น้ำเกลือ สายยางที่ตอ่ กับเครื่องมือแพทย์ รองเท้า กระเป๋า เสื้อผ้า กระเบื้องยางปูพ้ืน สายไฟ เทปพันสายไฟ ท่อน้ำ แท็งก์เก็บสารเคมแี ละอื่น ๆ โดยทีม่ ี การใช้ พลาสติไซเซอรใ์ นอตุ สาหกรรมพลาสติก PVC ถงึ 65% ของ ปริมาณการใชพ้ ลาสตไิ ซเซอร์ท้ังหมด รูปท่ี 4 Polyvinyl Chloride หนา้ 7

กลไกของพลาสติไซเซช่นั พลาสติก ประกอบด้วยโมเลกุลโพลีเมอร์ (polymer molecules) โดยแต่ละโมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยแรง Vander Waal เมื่อเติมพลาสติไซเซอรไ์ ปผสม พลาสติไซเซอร์จะไม่ได้เข้าไป ทำปฏิกริ ิยากบั โพลีเมอร์ แต่จะเขา้ ไปแทรกตัวอยรู่ ะหว่างโมเลกุลโพ ลีเมอร์และเขา้ ไปทำให้แรง Vander Waall ลดลง รูปท่ี 5 polymer molecules หนา้ 8

ประโยชนข์ องพลาสตไิ ซเซอร์สำหรบั อุตสาหกรรมยาง ในอุตสหกรรมยางมีการนำพลาสติไซเซอร์เข้าไปผสมใน สูตรเคมียางเพื่อช่วยให้กระบวนการผลิตเป็นไปได้ง่ายขึ้น ลดความ หนืดของยางคอมพาวด์ลง ช่วยในการกระจายตัวของสารตวั เติมใน ยางไดด้ ขี ้ึน และช่วยปรับปรุงสมบัติความเหนียวติดกันของยางคอม พาวด์ โดยทั่วไปแล้วพลาสติไซเซอร์ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมยาง ได้แก่ น้ำมันมิเนอรัล ซึ่งเป็นน้ำมันจากการกลั่นน้ำมันดิบที่ได้จาก อตุ สาหกรรมปโิ ตรเคมี แบ่งเป็น 3 ประเภท ดังนี้ 1. น้ำมันพาราฟินิก คือ น้ำมันที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่ เป็นสารประกอบอะลฟิ าติกไฮโดรคารบ์ อน 2. น้ำมันแนฟทานิก น้ำมันที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น สารประกอบอะลไิ ซคลิกไฮโดรคาร์บอน (โครงสร้างเป็นวงแหวนปิด และพันธะเดี่ยว) 3. น้ำมันอะโรมาติก คือ น้ำมันที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่ เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีวงแหวนเบนซีนอย่างน้อย 1 หมู่ หนา้ 9

ในการเลือกใช้น้ำมันให้เหมาะกับยางนั้นจะพิจารณาจาก คา่ ดัชนใี นการละลาย (solubility parameter) ของยางกับน้ำมันที่ มีค่าใกลเ้ คยี งกัน เพอื่ ให้สามารถผสมเขา้ กันไดด้ ี ซงึ่ หากนำ้ มันไม่เข้า กันกับยางจะทำให้มีการซึมออกมาที่ผิวยาง ทำให้ยางเหนียวเย้ิม ส่งผลให้สมบัติของยางด้อยลง นอกจากนี้การใช้น้ำมันอาจต้อง พิจารณาถึงผลิตภัณฑ์ที่จะทำการผลิตด้วย เช่น ถ้าต้องการผลิต ผลิตภัณฑ์ที่มีสีควรเลือกใช้น้ำมันพาราฟินิก เนื่องจากน้ำมันพารา ฟินิกเป็นน้ำมันที่มีสีจางกว่าน้ำมันชนิดอื่น นอกจากนี้ยังมีการใช้พ ลาสตไิ ซเซอร์สังเคราะห์สำหรบั ยางประเภทท่ีไม่สามารถเข้ากันหรือ เขา้ กับนำ้ มันมเิ นอรัลไดน้ ้อย เชน่ ยาง NBR และยาง CR พลาสติไซ เซอร์กลุ่มนี้ช่วยให้การเติมสารตัวเติมผสมกับยางได้ดีขึ้นและทำให้ ยางคงรูปมีสมบัติการกระเด้งกระดอนและสมบัติการหักงอท่ี อุณหภูมิต่ำได้ดีขึ้น แต่มีการนำพลาสติไซเซอร์สังเคราะห์มาใช้ใน อุตสาหกรรมยางค่อนข้างน้อยเนื่องจากมีราคาสูง โดยพลาสติไซ เซอร์สงั เคราะห์มี 4 ประเภท ดังนี้ 1. พลาสตไิ ซเซอรก์ ลุ่มอีเทอร์ เช่น พอลอี ีเทอรไ์ ทโออีเทอร์ นิยมใช้กับยาง NBR และ CR เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและปรับปรุง สมบัติการหกั งอทอี่ ณุ หภมู ิต่ำ หนา้ 10

2. พลาสติไซเซอร์กลุ่มเอสเทอร์ เช่น ไดออกทิลพะทาเลท (DOP) ไดโอโซออกทิลพะทาเลท (DIOP) นิยมใช้กับยาง NBR และ CR 3. พลาสติไซเซอร์กลุ่มคลอรีเนตเทตไฮโดรคาร์บอน เช่น คลอริเนตเทตพาราฟิน นิยมใช้ร่วมกับแอนติโมนีไตรออกไซด์ เพ่ือ ปรับปรุงสมบัตกิ ารติดไฟของยาง 4. ผลิตภัณฑ์ที่เป็นพอลิเมอร์เหลว เช่น ยางเหลว SBR BR NBR และ EPDM เหมาะสำหรับการใช้เป็นพลาสติไซเซอร์สำหรับ ยางชนิดเดยี วกัน เช่น ยาง SBR เหลวใชเ้ ป็นพลาสตไิ ซเซอร์สำหรบั ยาง SBR หนา้ 11

สรุปเนอ้ื หาเก่ียวกบั พลาสติไซเซอร์ พลาสติไซเซอร์ เป็นสารที่ใส่ในโพลิเมอร์หรือผลิตภัณฑ์ พลาสติกเพื่อลดจุดหลอมที่ทำให้เกิดการไหลของพลาสติก ทำให้ เม็ดพลาสติกมีความยืดหยุ่นและอ่อนนุ่มขึ้น และยังเป็นตัวรักษา ความอ่อนนุม่ ไมใ่ ห้เสยี ไปโดยง่าย มีคุณสมบัติเปน็ ฉนวนไฟฟา้ ทนต่อ กรดด่าง นำ้ มันและผงซักฟอก โดยทั่วไปมกั ใสพ่ ลาสตไิ ซเซอร์ประมาณ 20-40% โดยน้ำหนัก พลาสติไซเซอร์จึงมีความสำคัญต่อ อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์พลาสติกอย่างยิ่งซึ่งพลาสติไซเซอร์สามารถ แบง่ ได้เป็น 2 ชนิดคือ 1. โมโนเมอรคิ พลาสตไิ ซเซอร์ - กลุ่มพาทเลทเอสเทอร์ เป็นกลุ่มที่ใช้เป็นพลาสติไซเซอร์ มากที่สุด มีลักษณะเป็นของเหลว มีจุดเดือดสูงและความดันไอ ตำ่ เปน็ สารท่ีเสถยี รและละลายในไขมันได้ดี - กลุ่มอดิเพทและอซีเลท ผลิตจากกรดอดิพิคหรือกรด อซเี ลอิคกบั แอลกอฮอล์ 2. โพลีเมอริคพลาสติไซเซอร์ ได้จากปฏิกิริยาระหว่างกรด ไดเบซคิ (dibasic acid) หนา้ 12

ในอุตสหกรรมยางมีการนำพลาสติไซเซอร์เข้าไปผสมใน สูตรเคมียางเพื่อช่วยให้กระบวนการผลิตเป็นไปได้ง่ายขึน้ ลดความ หนืดของยางคอมพาวด์ลง ช่วยในการกระจายตัวของสารตวั เติมใน ยางได้ดขี ้ึน และช่วยปรบั ปรุงสมบัติความเหนียวตดิ กันของยางคอม พาวด์ โดยทั่วไปแล้วพลาสติไซเซอร์ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมยาง ได้แก่ น้ำมันมิเนอรัล ซึ่งเป็นน้ำมันจากการกลั่นน้ำมันดิบที่ได้จาก อตุ สาหกรรมปิโตรเคมี แบ่งเปน็ 3 ประเภท ได้แก่ 1. นำ้ มันพาราฟินิก 2. นำ้ มนั แนฟทานกิ 3. นำ้ มันอะโรมาติก และจากการสืบค้นพบว่าพลาสติไซเซอร์นั้นได้มีการ นำมาใช้ในงานวิจัยหลากหลายรูปแบบ โดยเฉพาะงานวิจัยในด้าน อตุ สาหกรรม หนา้ 13

บรรณานกุ รม Hmong.in.th. พลาสติไซเซอร์. (ออนไลน์). แหล่งท่ีมา : https://hmong.in.th/wiki/Plasticizer. 2 มนี าคม 2565. Plastic9911. Plastic (พลาสติก). (ออนไลน์). แหล่งที่มา :https://sites.google.com/site/plastic9911/plastici zers. 2 มีนาคม 2565. Rubber.oie.go.th. พลาสติไซเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมยาง. (ออนไลน์). แหล่งท่ีมา : http://rubber.oie.go.th/box/ELib_Document/.pdf. 2 มนี าคม 2565. Sakid. พลาสติไซเซอร์ (plasticizers). (ออนไลน์). แหลง่ ที่มา : http://119.46.166.126/self_all/selfaccess12/m6/7 03/more/19.php. 2 มนี าคม 2565. Thai Poly Chemicals Co .Plasticizer. (ออนไลน)์ . แหล่งทมี่ า : https://thaipolychemicals.weebly.com/plasticizer. html. 2 มนี าคม 2565. หนา้ 14

สมาชกิ 1. นายธรี ฉตั ร พานิช เลขที 2 หอ้ ง 5/4 2. นายศุภณัฐ กลมั พสุต เลขที 3 ห้อง 5/4 3. นางสาวกตวรรณ ชูอนิ เลขที 4 ห้อง 5/4 4. นางสาวกนกพร สะแกแสง เลขที 5 หอ้ ง 5/4 5. นางสาว โชติกา ถำ้ จนั ทร์ เลขที 6 ห้อง 5/4 6. นางสาวตณิ ญลีนห์ พรหมเจรญิ เลขท่ี 9 ห้อง 5/4 7. นางสาวนภทั รลดา บญุ รอด เลขที 10 ห้อง 5/4 8. นางสาวพรรณอร จำนงค์ทอง เลขที 12 ห้อง 5/4 9. นางสาวพชิ ญ์สนิ ี ภิญญานิล เลขที่ 14 ห้อง 5/4 10. นางสาวเพ็ญสณิ ี จริยหัตถะกจิ เลขที 15 ห้อง 5/4 11. นางสาวแพรวา แสงนวล เลขที 16 ห้อง 5/4 หนา้ 15