การศึกษารีแอคทีฟเบลนด์ของพอลิแลกติกแอซิด/พอลิบิวธิลีนซัคซิเนตโคอะดิเพท

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาอิทธิพลของรีแอคทีฟเบลนด์ต่อความเข้ากันได้ของพอลิเมอร์เบลนด์ PLA/PBSA ผ่านปฏิกิริยาฟรีแรดดิคอล (free radical) จากการแตกตัวของเปอร์ออกไซด์ ในตอนที่ 1 เป็นการศึกษาความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาระหว่างรีแอคทีฟเอเจนท์ 2 ชนิด (Perkadox14s และ Luperox101) ต่อ PLA และ PBSA จากค่าทอร์กของการผสมในเครื่องผสมภายในแบบปิด พบว่า Perkadox มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาสูงกว่า Luperox ดังนั้นในการศึกษารีแอคทีฟเบลนด์จึงเลือก Perkadox ปริมาณ 0.1 phr โดยนอนรีแอคทีฟและรีแอคทีฟเบลนด์ทำในเครื่องผสมอัดรีดสกรูคู่ จากนั้นศึกษาสัณฐานวิทยา สมบัติการไหล สมบัติเชิงกล และสมบัติทางความร้อนของพอลิเมอร์เบลนด์ จากการศึกษาสัณฐานวิทยาพบว่าพอลิเมอร์เบลนด์ที่เติม Perkadox 0.1 phr ทำให้พอลิเมอร์เบลนด์มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเฟสเพิ่มขึ้นและเฟสกระจายมีขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับกรณีไม่เติม Perkadox แสดงให้เห็นว่าพอลิเมอร์มีความเข้ากันได้มากขึ้น โดยเฉพาะเมื่อเติม Perkadox ที่สัดส่วนของ PBSA เท่ากับ 40 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักพบว่าสัณฐานวิทยามีลักษณะเป็นเฟสต่อเนื่อง (Co-continuous phase) เมื่อพิจารณาสมบัติเชิงกลพบว่า เมื่อเติม Perkadox ส่งผลให้พอลิเมอร์เบลนด์มีค่า Impact strength และค่า Elongation at break เพิ่มขึ้น กรณีของสมบัติทางความร้อนซึ่งทดสอบด้วยเทคนิค DSC พบว่ากรณีไม่เติม Perkadox ความเป็นผลึกของ PLA มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อเบลนด์กับ PBSA และมีค่าความเป็นผลึกมากที่สุดที่สัดส่วนของ PBSA เท่ากับ 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก แต่เมื่อเติม Perkadox พบว่าความเป็นผลึกของ PLA และ PBSA มีปริมาณเพิ่มขึ้นเล็กน้อยที่สัดส่วนเดียวกัน เนื่องมาจากการเกิดการเชื่อมขวางระหว่างสายโซ่พอลิเมอร์และการมีสารอนินทรีย์ใน Perkadox สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการติกผลึกของ PLA ที่ดีขึ้น ในตอนสุดท้ายเป็นการเปรียบเทียบสมบัติของพอลิเมอร์เบลนด์ที่สัดส่วนของ PBSA เท่ากับ 40 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ที่ปริมาณของ Perkadoxแตกต่างกัน จากสัณฐานวิทยาพบว่าพอลิเมอร์เบลนด์มีความเข้ากันได้เพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณ Perkadox เพิ่มขึ้น กรณีสมบัติเชิงกลพบว่าค่า Impact strength และค่า Elongation at break มีค่ามากที่สุดเมื่อเติม Perkadox ปริมาณ 0.1 phr เมื่อเติมมากขึ้นพบว่าสมบัติเชิงกลมีค่าลดลง และพบว่าปริมาณผลึกของ PLA มีค่าลดลงเมื่อมีปริมาณ Perkadox เพิ่มขึ้น This work aims to study the influence of reactive blends of Poly (lactic acid)/Poly (butylene succinate co adipate) via free radical reaction in twin screw extruder. In part 1, the reactivity of reactive agents (Perkadox14s and Luperox101) to polymers (PLA and PBSA) was studied by investigation of the torque of mixing. It was found that Perkadox was more active to PLA and PBSA than Luperox. The torque value of mixing was clearly increased at 1 phr. Thus 1 phr of Perkadox was used for further investigations to ensure the compatibilization between PLA and PBSA. Non-reactive and reactive blends were processed in twin-screw extruder by varying amount of PBSA from 0, 20, 40, 50, 60, 80, and 100%wt. corresponding to PLA. After adding 0.1 phr of Perkadox, the morphologies of two polymers exhibited better interfacial adhesion and the smaller size of dispersed phase. Most exceptionally, when the weight ratio of PBSA reached 40%wt., then co-continuous phase morphology could be observed. The impact strength and elongation at break were increased when adding 0.1 phr of Perkadox. Thermal analysis showed that the percent of crystallinity of PLA increased upon blending with PBSA without reactive agent. The highest percent of crystallinity was found for 20%wt. of PBSA. However, it was found that percent of crystallinity of PLA and PBSA slightly decreased after adding Perkadox. This could be due to cross-linking of polymer chains, which might hinder the crystallization process of two polymers. In final part, various amount of Perkadox were added. Increasing of Perkadox led to more compatible of morphologies but lower percent of crystallinity of PLA. For mechanical properties, the highest impact strength and elongation at break was found upon adding Perkadox 0.1phr in 40%wt. of PBSA.