ผลของสารตัวเติมไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาต่อสมบัติของพอลิแล็กทิกแอสิดคอมพอสิต

Abstract

งานวิจัยนี้เริ่มต้นด้วยการเตรียมตัวเติมไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาที่ดัดแปรพื้นผิวด้วยสารดัดแปรเฮกซะเดซิลไตรเมทอกซีไซเลนผ่านปฏิกิริยาไซเลไนเซชันเพื่อให้มีสภาพผิวเป็นไฮโดรโฟบิก โดยใช้อัตราส่วนของตัวเติมเซลลูโลส/นาโนซิลิกา : สารดัดแปรเท่ากับ 1 : 1 และ 1 : 0.25 โดยน้ำหนัก จากนั้นเตรียมมาสเตอร์แบทช์ของพอลิแล็กทิกแอซิดคอมพอสิตด้วยตัวเติมไฮบริดดัดแปรที่เตรียมได้ปริมาณร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก ด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ จากนั้นนำมาสเตอร์แบทช์ที่เตรียมได้ไปผสมกับพอลิแล็กทิกแอซิดแบบหลอมเหลวอีกครั้งเพื่อลดปริมาณตัวเติมไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาดัดแปรในพอลิแล็กทิกแอซิดให้เหลือร้อยละ 1, 3 และ 5 โดยน้ำหนัก ด้วยเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ที่ใช้อุณหภูมิภายในบาเรลล์จากโซนป้อนถึงหัวดายเท่ากับ 195/190/180/165/150 องศาเซลเซียส จากนั้นขึ้นรูปชิ้นงานพอลิแล็กทิกแอซิดคอมพอสิตด้วยเครื่องฉีดแบบสำหรับทดสอบสมบัติเชิงกลและการย่อยสลายทางชีวภาพ จากการทดสอบ พบว่า พอลิแล็กทิกแอซิดคอมพอสิตที่เตรียมจากตัวเติมไฮบริดดัดแปรด้วย 2 ระบบ ปริมาณร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก มีความทนแรงกระแทกเพิ่มขึ้นร้อยละ 3.1 และ 3.0 และมีความทนแรงดึงเพิ่มขึ้นร้อยละ 6.9 และลดลงร้อยละ 1.6 เมื่อใช้ตัวเติมเซลลูโลส : สารดัดแปร 1 : 1 และ 1 : 0.25 ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับพอลิแล็กทิกแอซิดบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม พอลิแล็กทิกแอซิดคอมพอสิตที่ใส่ตัวเติมไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาดัดแปรร้อยละ 1, 3 และ 5 โดยน้ำหนัก มีสมบัติเชิงกลต่ำกว่าคอมพอสิตที่ใส่ไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาดัดแปรร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก ทั้งนี้เนื่องจากการแตกสลายของพอลิแล็กทิกแอซิดในส่วนผสมมาสเตอร์แบทช์เมื่อได้รับความร้อน 2 ครั้ง ขณะที่มาสเตอร์แบทช์ถูกนำไปฉีดขึ้นรูปโดยตรง ตัวเติมไฮบริดเซลลูโลส/นาโนซิลิกาดัดแปรร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก จึงสามารถเสริมแรงให้กับพอลิแล็กทิกแอซิด และส่งเสริมการเร่งย่อยสลายของพอลิแล็กทิกแอซิดคอมพอสิตภายใต้สภาวะการฝังดินด้วยกลไกการดูดซึมน้ำ เพื่อนำพาจุลินทรีย์เข้าไปย่อยสลายเซลลูโลสได้เป็นกรดแล็กทิก และซิลิกาจะปลดปล่อยกรดไซลิซิก กรดที่เกิดขึ้นจะเร่งการสลายตัวของพอลิแล็กทิกแอซิดผ่านกลไกไฮโดรไลติก ไฮโดรลิซิส จึงทำให้คอมพอสิตสลายตัวได้เร็วกว่าพอลิแล็กทิกบริสุทธิ์