การปรับปรุงพลาสติกชีวภาพพอลิแลคติกแอซิด ด้วยแกลบและแป้งข้าว

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของพลาสติกชีวภาพ พอลิแลคติกแอซิด (PLA) โดยการเพิ่มระดับความเป็นผลึก การศึกษาแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนแรกเป็นการปรับปรุงการทนต่อความร้อนของ PLA ด้วยการใช้สารก่อผลึกอินทรีย์ ได้แก่ แกลบบด ข้าวเจ้าบด และแป้งข้าวเจ้า เปรียบเทียบกับ ทัลค์ ซึ่งเป็นสารก่อผลึกอนินทรีย์ โดยศึกษาอิทธิพลของชนิดและปริมาณสารก่อผลึกปริมาณร้อยละ 0.5-5 โดยน้ำหนัก พบว่า การเติมสารก่อผลึกอินทรีย์ปริมาณร้อยละ 0.5-1 โดยน้ำหนัก ช่วยเร่งอัตราการเกิดผลึกของ PLA ให้เร็วขึ้น บ่งชี้ได้จากการเลื่อนต่ำลงของอุณหภูมิการเกิดผลึก (Cold crystallization temperature, Tcc ) และการลดลงของครึ่งเวลาการเกิดผลึก (Crystallization half time) ซึ่งลดลงเหลือประมาณ 20 นาที นอกจากนั้น สารก่อผลึกอินทรีย์ยังเพิ่มระดับความเป็นผลึกมากถึง 4-8 เท่า เมื่อเทียบกับ PLA บริสุทธิ์ ส่วนเสถียรภาพทางความร้อนยังมีค่าเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (Heat distortion temperature, HDT ประมาณ 55-60 ºC) ขณะที่การเติมทัลค์สามารถเพิ่ม HDT ได้มากถึง 135 ºC อย่างไรก็ตาม การขึ้นรูปของ PLA ผสม แกลบบด ข้าวเจ้าบด แป้งข้าวเจ้า และทัลค์ ยังต้องใช้เวลาหล่อเย็นนานถึง 5 นาที จึงนำไปสู่การศึกษาส่วนที่สอง เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและลดเวลาหล่อเย็นในแม่พิมพ์ โดยการอบอ่อนร่วมกับการใช้สารก่อผลึก พบว่า เวลาหล่อเย็นของกระกระบวนการฉีดขึ้นรูปลดลงเหลือ 1 นาที และสามารถเพิ่ม HDT ได้สูงจนถึง 120 ºC สำหรับ PLA/Talc 1% และประมาณ 105 ºC สำหรับ PLA บริสุทธิ์ PLA/Rice husk 1% และPLA/Rice flour 1% โดย HDT เพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการอบที่นานขึ้น ซึ่งมีความสอดคล้องกับระดับความเป็นผลึก แต่อย่างไรก็ตาม การเพิ่ม HDT ให้มากกว่า 100 ºC ของ PLA บริสุทธิ์ PLA/Rice husk 1% และPLA/Rice flour 1% ต้องใช้เวลาอบนานถึง 90 นาที ส่วน PLA/Talc 1% ใช้เวลาเพียง 10 นาทีเท่านั้น นอกจากนั้น การเพิ่มระดับความเป็นผลึกยังช่วยเพิ่มมอดูลัสให้แก่ PLA