การพัฒนาวัสดุคอมโพสิตชีวภาพจากพอลิแลกติกแอซิดผสมเทอร์โมพลาสติกจากแป้งสาคูเสริมแรงด้วยเส้นใยใบสับปะรด
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
摘要
งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาการผลิตและวิเคราะห์ผลกระทบของปริมาณเส้นใยใบสับปะรด (PALF) ต่อสมบัติทางกายภาพ ทางกล ทางความร้อน และต้นทุนวัสดุของคอมโพสิต PLA/TPS และ PLA/TPSW โดยเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (TPS) ผลิตจากแป้งสาคูและใช้กลีเซอรอลเป็นพลาสติไซเซอร์ ขณะที่ (TPSW) ใช้น้ำร่วมกับกลีเซอรอล ปริมาณ TPS และ TPSW ถูกกำหนดไว้ที่ 0%, 5%, 10%, 15%, และ 20% โดยน้ำหนัก ผสมกับ PLA และ PALF ที่ 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, และ 10% โดยน้ำหนัก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า PLA/TPS มีดัชนีการหลอมไหลและความหนาแน่นสูงกว่า แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการไหล เพื่อการขึ้นรูปที่ดีกว่าและความหนาแน่นที่เหมาะสม นอกจากนี้ PLA/TPS ยังมีการดูดซับน้ำสูงกว่าเล็กน้อย เนื่องจากโครงสร้างที่เชื่อมขวาง (Cross-link) ด้วยกรดซิตริกของ TPSW ขณะที่การรีโทเกรเดชันทำให้การดูดซับน้ำลดลง เนื่องจากความแข็งและความเปราะที่เพิ่มขึ้น สมบัติเชิงกลของ PLA/TPS ดีกว่า โดยการเพิ่มปริมาณ PALF ส่งผลให้ความต้านทานต่อการดัดงอและแรงกระแทกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการกระจายแรงที่ดีขึ้น ในขณะที่ PLA/TPSW แสดงการปรับปรุงเพียงเล็กน้อย เนื่องจากการกระจายของเส้นใยไม่สม่ำเสมอและการตกผลึกซ้ำซ้อน แม้ว่า PALF ที่เพิ่มขึ้นจะลดความแข็งแรงดึงในทั้งสองคอมโพสิต แต่การลดลงใน PLA/TPSW ชัดเจนกว่า การวิเคราะห์สัณฐานวิทยา (SEM) ชี้ให้เห็นถึงปัญหาในการยึดเกาะและการกระจายตัวของเส้นใยที่ไม่ดี ส่งผลให้เกิดปัญหา Fiber pull-out ในสมบัติทางความร้อน การเติม PALF 10% ใน PLA/TPSW ช่วยเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึก (Tc) และเปอร์เซ็นต์การตกผลึก (% Crystallization) ในขณะที่ PLA/TPS มีผลน้อยกว่า โดยรวม PLA/TPS แสดงสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ดีกว่า โดยเฉพาะในตัวอย่างที่มีการเติม PALF 10 %wt เมื่อ PLA/TPS:PALF (10%) ถูกขึ้นรูปด้วยกระบวนการฉีดขึ้นรูปเป็นถ้วยคอมโพสิตชีวภาพ จะมีต้นทุนการผลิตต่ำที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับการพัฒนาในเชิงพาณิชย์ โดยมีอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดไม่เกิน 50 °C
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
The manuscript, information, content, picture and so forth which were published on Frontiers in engineering innovation research has been a copyright of this journal only. There is not allow anyone or any organize to duplicate all content or some document for unethical publication.
参考
Chu J, Yin X, He M, Ouyang W, Lin C, Liu X. Substance flow analysis and environmental release of antimony in the life cycle of polyethylene terephthalate products. Journal of Cleaner Production. 2021;291:125252.
Wang Y, Hu T, Zhang W, Lin J, Wang Z, Lyu S, Tong H. Biodegradation of polylactic acid by a mesophilic bacteria Bacillus safensis. Chemosphere. 2023;318:137991.
Yu J, Xu S, Liu B, Wang H, Qiao F, Ren X, Wei Q. PLA bioplastic production: From monomer to the polymer. European Polymer Journal. 2023;193:112076.
Mistry AN, Kachenchart B, Wongthanaroj A, Somwangthanaroj A, Luepromchai E. Rapid biodegradation of high molecular weight semi-crystalline polylactic acid at ambient temperature via enzymatic and alkaline hydrolysis by a defined bacterial consortium. Polymer Degradation and Stability Journal. 2022;202:110051.
Qin Q, Yang Y, Yang C, Zhang L, Yin H, Yu F, Ma J. Degradation and adsorption behavior of biodegradable plastic PLA under conventional weathering conditions. Sci Total Environ. 2022;842:156775.
Pulgarin HLC, Caicedo C, López EF. Effect of surfactant content on rheological, thermal, morphological and surface properties of thermoplastic starch (TPS) and polylactic acid (PLA) blends. Heliyon. 2022;8(10).
Sayeed MMM, Sayem ASM, Haider J, Akter S, Habib MM, Rahman H, Shahinur S. Assessing mechanical properties of jute, kenaf, and pineapple leaf fiber-reinforced polypropylene composites: Experiment and modelling. Polymers. 2023;15:830.
Suteja J, Firmanto H, Soesanti A, Christian C. Properties investigation of 3D printed continuous pineapple leaf fiber-reinforced PLA composite. Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2022;35(11):2052-61.
Chotiprayon P, Chaisawad B, Yoksan R. Thermoplastic cassava starch/poly (lactic acid) blend reinforced with coir fibres. International journal of biological macromolecules. 2020;156:960-8.
Srithep Y, Hongkhaum N, Takhot P. Characterization of bioplastics poly (lactic acid) blended with thermoplastic starch. RMUTP Research Journal. 2020;14(2):98-109
Kongsong P, Hokking S, Wiwasuk A, Masae M. The mechanical properties of thermoplastic starch/poly (lactic acid) blends filled with durian peel ash. Rajamangala University of Technology Srivijaya Research Journal. 2021;13(2):357-68. (in Thai)
Manshor M, Anuar H, Aimi MN, Fitrie MA, Nazri WW, Sapuan S, et al. Mechanical, thermal and morphological properties of durian skin fibre reinforced PLA biocomposites. Materials & Design. 2014;59:279-86.
