เส้นใยพลาสติกชีวภาพจากพอลิแล็กทิกแอซิดและพอลิบิวทิลีนซักซิเนตเสริมแรงด้วยแกรฟีน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมเส้นใยคอมพอสิตจากพลาสติกชีวภาพ ได้แก่ พอลิบิวทิลีนซักซิเนตและพอลิแล็กทิกแอซิดที่เสริมแรงด้วยอนุภาคแกรฟีนที่มีขนาดในระดับนาโนเมตร รวมทั้งศึกษาผลของการเติมอนุภาคแกรฟีนต่อสมบัติเชิงกล สมบัติทางความร้อน สมบัติทางไฟฟ้า และสัณฐานวิทยาของเส้นใยคอมพอสิตที่เตรียมได้ โดยเริ่มจากการสังเคราะห์แกรฟีนจากแกรไฟต์ตามวิธีที่ประยุกต์มาจากวิธีของฮัมเมอร์และใช้กรดแอลแอสคอร์บิกเป็นตัวรีดิวซ์ ตรวจสอบลักษณะเฉพาะของอนุภาคแกรฟีนที่เตรียมได้ด้วยเทคนิคอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี เอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี เอกซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน และเทคนิคจุลทรรศน์แรงอะตอม จากนั้นนำแกรฟีนที่ได้มาเตรียมเป็นมาสเตอร์แบตช์กับพอลิบิวทิลีนซักซิเนตและพอลิแล็กทิกแอซิดด้วยเทคนิคการตกตะกอนร่วมในเมทานอล แล้วนำมาสเตอร์แบตช์ไปเตรียมเป็นเม็ดคอมพาวนด์ที่มีปริมาณของแกรฟีนต่างๆ นำเม็ดคอมพาวนด์ไปขึ้นรูปเป็นเส้นใยด้วยวิธีการปั่นแบบหลอมเหลว ผลการทดสอบสมบัติด้านแรงดึง สมบัติทางความร้อน สมบัติการนำไฟฟ้า และสัณฐานวิทยาของเส้นใยคอมพอสิตที่เตรียมได้ พบว่าการเติมแกรฟีนในปริมาณที่เหมาะสมสามารถเพิ่มความทนแรงดึงของเส้นใยได้ โดยเส้นใยคอมพอสิตของพอลิบิวทิลีนซักซิเนตที่มีปริมาณแกรฟีน 0.3 phr มีความทนแรงดึงเพิ่มขึ้นร้อยละ 14.5 และเส้นใยคอมพอสิตของพอลิแล็กทิกแอซิดที่มีปริมาณแกรฟีน 1.2 phr มีความทนแรงดึงเพิ่มขึ้นร้อยละ 42.7 เมื่อเทียบกับเส้นใยที่ไม่มีการเสริมแรง แต่เมื่อปริมาณแกรฟีนมากเกินไปความทนแรงดึงกลับลดลงเนื่องจากแกรฟีนสามารถจับตัวเป็นกลุ่มได้มากขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาสัณฐานวิทยาของเส้นใยคอมพอสิต ทั้งนี้อนุภาคแกรฟีนไม่ส่งผลต่ออุณหภูมิกลาสทรานสิชันและอุณหภูมิหลอมเหลวผลึกของเส้นใยคอมพอสิตทั้งสองชนิด ส่วนความต้านการนำไฟฟ้าของเส้นใยคอมพอสิตทั้งสองชนิดมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณแกรฟีนเพิ่มขึ้น แม้จะยังไม่เพียงพอที่จะให้การนำไฟฟ้าได้อย่างเด่นชัด แต่อาจนำไปประยุกต์กับงานที่ต้องการสมบัติการต้านไฟฟ้าสถิตได้