การสังเคราะห์พอลิเมอร์ร่วมแล็กทิกแอซิด-เอทิลีนเทเรฟแทเลตจากผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์โดยการเชื่อมต่อโซ่

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์แล็กทิกแอซิด-เอทิลีนเทเรฟแทเลตโคพอลิเมอร์ด้วยการเชื่อมต่อโซ่สารตั้งต้นชนิดแอโรแมติกและแอลิฟาติกพอลิเอสเทอร์พรีพอลิเมอร์ที่มีไฮดรอกซิลเป็นหมู่ปลายด้วยเฮกซะเมทิลีนไดไอโซไซยาเนต (HMDI) พรีพอลิเมอร์ดังกล่าวเตรียมจากปฏิกิริยาไกลโคไลซิสระหว่างเอทิลีนไกลคอลกับขวดเพ็ตและพอลิแล็กทิกแอซิด NatureWork PLA4042D ตามลำดับ โดยปรับเปลี่ยนปริมาณเอทิลีนไกลคอลที่ใช้และเวลาในการทำปฏิกิริยา ผลการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์ด้วยเทคนิคเจลเพอมิเอชันโครมาโทกราฟฟี (GPC) และเทคนิคนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (1H-NMR) แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์จากขวดเพ็ตใช้แล้ว ซึ่งเตรียมที่อุณหภูมิ 196 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง สามารถแยกได้เป็น 2 ส่วน ประกอบด้วย fraction A ร้อยละ 12 ซึ่งมีโครงสร้างทางเคมีคล้ายคลึงกับไดเมอร์ของบิส(2-ไฮดรอกซีเอทิล)เทเรฟแทเลต และfraction B ร้อยละ 88 ที่มีโครงสร้างคล้ายกับบิส(2-ไฮดรอกซีเอทิล)เทเรฟแทเลต ส่วนปฎิกิริยาไกลโคไลซิสของพอลิแล็กทิกแอซิดทางการค้าที่อุณหภูมิ 196 องศาเซลเซียสโดยใช้เวลาในการทำปฏิกิริยา 30 นาที พบว่าได้ผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลลดลงประมาณ 10 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับของพอลิแล็กทิกแอซิดเริ่มต้น โดยเมื่อเพิ่มเวลาการทำปฏิกิริยาเป็น 90 นาที พบว่าผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์ที่ได้มีน้ำหนักโมเลกุลลดน้อยลงอีกผลการวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิคดิฟเฟอร์เรนเชียลสแกนนิงแคลลอริเมทรี (DSC) และเทอร์โมกราวิเมทริกแอนาลิซิส (TGA) ของโคพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ด้วยอัตราส่วนระหว่างผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์จากพอลิแล็กทิกแอซิด (GlyPLA) และผลิตภัณฑ์ไกลโคไลซ์จากขวดเพ็ต fraction B (B) ที่อัตราส่วนโมล 1:3 1:22 และ 1:50 แสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนของสารตั้งต้นชนิดแอโรแมติกพรีพอลิเมอร์ที่สูงขึ้นส่งผลให้โคพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ได้มี Tg และ Tm สูงขึ้น อีกทั้งช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน แต่ส่งผลให้ความสามารถในการถูกไฮโดรลิซิสลดลง เมื่อพิจารณาผลของ GlyPLA ที่เตรียมได้จากสภาวะการทำปฏิกิริยาไกลโคไลซิสต่างกัน ต่อสมบัติของโคพอลิเมอร์ของ GlyPLA และ B พบว่าโคพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ได้จากการใช้ GlyPLA ที่ได้จากปฏิกิริยาไกลโคไลซิสด้วยปริมาณพอลิแล็กทิกแอซิด : เอทิลีนไกลคอล (PLA : EG) เท่ากับ 1:3 มีค่า Tg Tm และเสถียรภาพทางความร้อนต่ำกว่าโคพอลิเมอร์ที่ใช้ GlyPLA จากปฏิกิริยาไกลโคไลซิสด้วย PLA : EG เท่ากับ 1:1 ในการศึกษานี้ยังเปรียบเทียบสมบัติของโคพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จาก GlyPLA กับ BHET ทางการค้า และ GlyPLA กับ B ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับ BHET พบว่าโคพอลิเมอร์ที่ได้จาก B มีน้ำหนักโมเลกุลใกล้เคียงกับโคพอลิเมอร์สังเคราะห์จาก BHET แต่มี Tg Tm และเสถียรภาพทางความร้อนสูงกว่า รวมถึงสามารถถูกไฮโดรไลซ์ช้ากว่า