การเตรยมและสมบตของวสดคอมโพสต Poly(lactic acid) ทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

โดย นางสาวหนงฤทย เปรมนม

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร แผน ก แบบ ก 2 ระดบปรญญามหาบณฑต

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2560 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

การเตรยมและสมบตของวสดคอมโพสต Poly(lactic acid) ทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

โดย นางสาวหนงฤทย เปรมนม

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร แผน ก แบบ ก 2 ระดบปรญญามหาบณฑต

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2560 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

PREPARATION AND PROPERTIES OF BACTERIAL CELLULOSE REINFORCED POLY(LACTIC ACID) COMPOSITES

By

MISS Nungruthai PREAMNIM

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for Master of Engineering (POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING)

Department of MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Graduate School, Silpakorn University

Academic Year 2017 Copyright of Graduate School, Silpakorn University

หวขอ การเตรยมและสมบตของวสดคอมโพสต Poly(lactic acid) ทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

โดย หนงฤทย เปรมนม สาขาวชา วทยาการและวศวกรรมพอลเมอร แผน ก แบบ ก 2 ระดบปรญญา

มหาบณฑต อาจารยทปรกษาหลก ผชวยศาสตราจารย ดร. บศรนทร เฆษะปะบตร

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ไดรบพจารณาอนมตใหเปนสวนหนงของการศกษา ตามหลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต

คณบดบณฑตวทยาลย (รองศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ)

พจารณาเหนชอบโดย

ประธานกรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร. ณฐกาญจน หงสศรพนธ )

อาจารยทปรกษาหลก (ผชวยศาสตราจารย ดร. บศรนทร เฆษะปะบตร )

อาจารยทปรกษารวม (ผชวยศาสตราจารย ดร. ณฐวฒ ชยยตต )

ผทรงคณวฒภายนอก (ดร. ศรพงษ โรจนลอชย )

ง

บทค ดยอ ภาษาไทย

57402209 : วทยาการและวศวกรรมพอลเมอร แผน ก แบบ ก 2 ระดบปรญญามหาบณฑต ค าส าคญ : พอลแลคตคแอซด, แบคทเรยเซลลโลส, การปรบปรงดวยไซเลน

นางสาว หนงฤทย เปรมนม: การเตรยมและสมบตของวสดคอมโพสต Poly(lactic acid) ทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส อาจารยทปรกษาวทยานพนธ : ผชวยศาสตราจารย ดร. บศรนทร เฆษะปะบตร

งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวยไซเลน

และปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทมตอลกษณะทางสณฐานวทยา สมบตเชงกล เชงความรอนและการดดซมน าของวสดคอมโพสตของพอลแลคตคแอซด โดยไซเลนทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสม 2 ชนด คอ 3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APDES) และ bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69) ทปรมาณ 1 3 และ 5 % โดยน าหนกและศกษาปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทใชในการเสรมแรงใหกบ PLA ในปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนก จากการศกษาพบวาการใชไซเลนชนด Si69 ในปรมาณ 5% โดยน าหนกและเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดยน าหนก (PLA/7SiBC(5)) จะสงผลใหวสดคอมโพสตมสมบตทดทสดเมอเทยบกบคอมโพสตอนๆในงานวจยน เมอพจารณาภาพจาก SEM พบวา ภาคตดขวางของ PLA/7SiBC(5) จะมการกระจายตวของเสนใยทดในเนอพอลเมอรและพบการแตกหกเกดขนทเสนใย และเมอพจารณาธาตซลกอนบนแบคทเรยเซลลโลสพบวา แบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงพนผวดวยไซเลนจะมปรมาณซลกอนมากกวาแบคทเรยเซลลโลสทไมไดผานการปรบปรงพนผว นอกจากนยงพบวา SiBC(5) จะมปรมาณซลกอนมากทสดอกดวย และจากการพสจนเอกลกษณดวยเทคนค FT-IR พบวา มการเกดพคทต าแหนง 766 cm-1 ซงเปนต าแหนงของ Si-O-C stretching และพบพคทต าแหนง 873 cm-1 ซงเปนต าแหนงของ Si-O-Si asymmetric stretching ซงพคเหลานแสดงใหเหนวาแบคทเรยเซลลโลสถกปรบปรงดวยไซเลนแลว จากนนเมอพจารณาสมบตทางความรอนพบวา PLA/7SiBC(5) มอณหภมการสลายตวทสงกวาพอลเมอรคอมโพสตทงทไมไดผานการปรบปรงพนผวและทปรบปรงพนผวดวย APDES ในปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทเทากน รวมถงยงมความเปนผลกสงทสด และเมอพจารณาสมบตเชงกลพบวา PLA/7SiBC(5) มคา Impact strength ทสงกวาพอลเมอรคอมโพสตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทเทากนอกดวย นอกจากนยงมคา Young’s modulus และคา Tensile strength ทสงทสดเมอเทยบกบ PLA และ PLA คอมโพสตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ แตอยางไรกตามพบวาคา Elongation at break ของพอลเมอรคอมโพสตจะมคาทลดลงตามปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลส ตอมาเมอพจารณาความสามารถในการดดซมน ากพบวาการดดซมน าจะเพมขนตามปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลส แตอยางไรกตามเมอพจารณาอทธพลของการปรบปรงผวแบคทเรยเซลลโลสกพบวา ทปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทเทากน พอลเมอรคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงดวย Si69 จะมการดดซมน านอยทสด

จ

บทค ดยอ ภาษาองกฤษ

57402209 : Major (POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING) Keyword : Poly(lactic acid), Bacterial cellulose, Silane treatment

MISS NUNGRUTHAI PREAMNIM : PREPARATION AND PROPERTIES OF BACTERIAL CELLULOSE REINFORCED POLY(LACTIC ACID) COMPOSITES THESIS ADVISOR : ASSISTANT PROFESSOR BUSSARIN KSAPABUTR, Ph.D.

This research is aimed to study the influence of silane modified bacterial cellulose surface and the addition of bacterial cellulose on the morphology, mechanical and thermal properties and water absorption of Poly(lactic acid) composites (PLA composites). Silane coupling agents which used in this research were 3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APDES) and Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69), the amount of silane coupling agent used was 1, 3 and 5 wt%. The amount of bacterial cellulose added in PLA was 1, 4 and 7 wt%. From the studies, PLA composite with 7 wt.% bacterial cellulose treated by 5 wt.% Si69 (PLA/7SiBC(5)) showed the best performance. SEM micrograph of PLA/7SiBC(5) cross section exhibited good distribution of bacterial cellulose and found the breakage through the bacterial cellulose fibers. SiBC(5) has the highest Si contents which deduced from EDX analysis. From FT-IR spectra of SiBC(5) showed peak at 766 cm-1 which is the position of Si-O-C stretching and 873 cm-1 which is the position of Si-O-Si asymmetric stretching. This referred that bacterial cellulose has already been modified by silane coupling agent. PLA/7SiBC(5) has higher thermal degradation temperature than PLA composites incorporated with untreated and APDES treated BC at the same BC contents. PLA/7SiBC(5) also showed the highest crystallinity. Impact strength of PLA/7SiBC(5) was higher than other PLA composites at the same fiber content. In addition, PLA/7SiBC(5) showed the highest young’s modulus and tensile strength whereas the elongation at break of PLA composites decreased with the addition of bacterial cellulose. As well as the water absorption of the composites increased with the BC content. However, PLA composites with Si69 modified BC showed the lowest water absorption.

ฉ

กตตกรรมประกาศ

กตตกรรมประกาศ

วทยานพนธฉบบนส าเรจลลวงไดดวยดจากความชวยเหลอและการใหค าแนะน าของ ผชวยศาสตราจารย ดร.บศรนทร เฆษะปะบตร อาจารยทปรกษาวทยานพนธ และผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต อาจารยทปรกษาวทยานพนธรวม ผใหค าปรกษางานวจย ชวยชแนะแนวทางการวจยและการวเคราะหผลการทดลองจากงานวจย ตลอดจนตรวจสอบแกไขขอบกพรองของวทยานพนธฉบบนอยางละเอยด อกทงความเมตตา ความหวงใย ความใสใจ และก าลงใจรวมทงมอบความร และโอกาสในการเรยนรใหแกผวจย ผวจยขอกราบขอบพระคณเปนอยางสง

ขอขอบคณคณาจารยทกทานทเคยอบรมสงสอนใหความร ขอบคณภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร ทใหโอกาสในการด าเนนการวจยรวมทงสนบสนนสถานท อปกรณเครองมอวเคราะห ขอบคณคณพนจ เจยนระลก นกวทยาศาสตรประจ าภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณไพโรจน ตงศภธวช นายชางเทคนคประจ าภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด และเจาหนาทส านกงานภาควชาฯ ส าหรบการอ านวยความสะดวกในทกๆดาน จนกระทงงานวจยนเสรจสมบรณ

สดทายนผวจยขอกราบขอบพระคณ คณพอคณแมและครอบครว ทมอบความรก ความหวงใย ใหโอกาสในการศกษาตอ รวมถงความเขาใจ ก าลงใจ ซงเปนแรงผลกดนจนผวจยสามารถประผลส าเรจในการด าเนนงานวจย

หนงฤทย เปรมนม

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย ............................................................................................................................. ง

บทคดยอภาษาองกฤษ ....................................................................................................................... จ

กตตกรรมประกาศ............................................................................................................................. ฉ

สารบญ .............................................................................................................................................. ช

บทท 1 บทน า ................................................................................................................................... 1

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา ................................................................................. 1

1.2 วตถประสงคของการวจย ....................................................................................................... 2

1.3 แนวคดของงานวจย ............................................................................................................... 2

1.4 ขอบเขตของงานวจย .............................................................................................................. 3

1.5 ขนตอนการด าเนนงานวจย..................................................................................................... 3

1.6 ประโยชนทไดรบจากการวจย ................................................................................................. 4

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ ............................................................................................ 5

2.1 วสดคอมโพสตจากพอลเมอร (Polymer matrix composites; PMCs) ................................ 5

2.1.1 สมบตทวไปของวสดคอมพอสตจากพอลเมอร ............................................................. 6

2.2 ความรทวไปเกยวกบไบโอพลาสตก ........................................................................................ 7

2.2.1 ประเภทของพลาสตกยอยสลายได ............................................................................... 7

2.3 ความรทวไปเกยวกบ Poly(lactic acid); (PLA) ..................................................................... 9

2.3.1 Poly(lactic acid); (PLA) ............................................................................................ 9

2.3.2 แลคตกแอซด (lactic acid) ....................................................................................... 10

2.3.3 แลคไทด (lactide) .................................................................................................... 11

2.3.4 สมบตโดยทวไปของ Poly (lactic acid) .................................................................... 12

ซ

2.3.5 การน าไปใชประโยชนของ Poly(lactic acid) ............................................................ 15

2.4 ความรทวไปเกยวกบแบคทเรยเซลลโลส .............................................................................. 17

2.4.1 เซลลโลส (Cellulose) ............................................................................................... 17

2.4.2 เซลลโลสจากแบคทเรย .............................................................................................. 18

2.4.3 กระบวนการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลส ................................................................ 18

2.5 การปรบปรงพนผวทางเคมส าหรบเสนใยธรรมชาต .............................................................. 19

2.5.1 การปรบปรงดวยเบส (alkali treatment) ................................................................. 19

2.5.2 การปรบปรงดวยไซเลน (silane treatment (SiH4)) ................................................. 19

2.5.3 การปรบปรงดวยเปอรออกไซด (peroxide treatment) ........................................... 20

2.5.4 การปรบปรงดวยวธเอซทลเลชน (acetylation treatment) ..................................... 20

2.5.5 การปรบปรงดวยวธเบนโซอลเลชน (benzoylation treatment) ............................. 20

2.5.6 การปรบปรงดวยวธ Acrylation และ Acrylonitrile grafting .................................. 21

2.5.7 การปรบปรงดวย Maleated treatment ................................................................. 21

2.5.8 การปรบปรงดวย Permanganate treatment ........................................................ 21

2.5.9 การปรบปรงดวย Isocyanate Treatment .............................................................. 22

2.6 งานวจยทเกยวของ............................................................................................................... 22

บทท 3 แนวทางและขนตอนการวจย .............................................................................................. 26

3.1 แผนการด าเนนงานวจย ....................................................................................................... 26

3.2 วตถดบ (Materials) ............................................................................................................. 26

3.3 เครองมอทใชในงานวจย ....................................................................................................... 27

3.4 ดชนอกษรยอ ....................................................................................................................... 28

3.5 วธการด าเนนงานวจย ........................................................................................................... 29

3.5.1 ศกษาชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต .................................................................................. 29

ฌ

3.5.2 ศกษาอทธพลของปรมาณ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต ........................................... 33

3.5.3 ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต ................................................................................................................. 33

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง ............................................................................ 34

4.1 ผลของชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลส ................... 34

4.1.1 การพสจนเอกลกษณของแบคทเรยเซลลโลสชนดตางๆ โดยใชเทคนค FT-IR ............. 35

4.1.2 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA ........................................................... 37

4.1.3 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA ...................................................... 39

4.1.4 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA .............................................. 41

4.1.5 สมบตเชงกล .............................................................................................................. 43

4.1.6 การดดซมน าของวสดคอมโพสต................................................................................. 48

4.2 ผลของปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลส ...................................... 50

4.2.1 การพสจนเอกลกษณของแบคทเรยเซลลโลสปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณตางๆ โดยใชเทคนค FT-IR .................................................................................................. 51

4.2.2 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA ........................................................... 53

4.2.3 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA ...................................................... 55

4.2.4 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA .............................................. 57

4.2.5 สมบตเชงกล .............................................................................................................. 58

4.2.6 การดดซมน าของวสดคอมโพสต................................................................................. 63

4.3 ผลของการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลส ...................................................................... 65

4.3.1 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA ........................................................... 66

4.3.2 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA ...................................................... 67

4.3.3 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA .............................................. 69

4.3.4 สมบตเชงกล .............................................................................................................. 70

ญ

4.3.5 การดดซมน าของวสดคอมโพสต................................................................................. 74

บทท 5 ............................................................................................................................................ 76

สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ ................................................................................................ 76

5.1 สรปผลการทดลอง ............................................................................................................... 76

5.2 ขอเสนอแนะ ........................................................................................................................ 77

รายการอางอง ................................................................................................................................. 78

ภาคผนวก........................................................................................................................................ 82

ภาคผนวก ก ขอมลและผลการทดลองสมบตตางๆ ..................................................................... 83

ภาคผนวก ข การน าเสนอผลงานวจย ......................................................................................... 89

ประวตผเขยน .................................................................................................................................. 97

บทท 1

บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา

ในปจจบนมการใชผลตภณฑทท าจากพลาสตกกนอยางแพรหลายสงผลใหเกดปญหามลพษ

ตามมา เนองจากขยะพลาสตกเหลานไมสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาต ดงนนจงไดมการพฒนา

ผลตภณฑทสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาต โดยผลตขนจากพอลเมอรทสามารถยอยสลายได ซง

เปนพอลเมอรทสงเคราะหมาจากวตถดบจากธรรมชาต เชน ขาว มนส าปะหลง ขาวโพด ออย เปนตน

โดย Polylactic acid (PLA) เปนหนงในพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดและไดรบความนยมสนใจ

เปนอยางมากเนองจากมสมบตเชงกลทดมเสถยรภาพทางความรอนสง มความเขากนไดทางชวภาพ

และงายตอการขนรป [1] PLA นนเปนพอลเมอรยอยสลายไดซงไดมาจากแหลงทดแทน เชน ขาวโพด

แปง และน าตาลจากหวบท ซงท าการหมกและเกดกรดแลคตค จากนนขนรปเปนพอลเมอรจาก

ปฏกรยาเปดวงหรอเกด Polycondensation polymerization จนไดเปน PLA ทมน าหนกโมเลกล

ตามทตองการ โดย PLA นนถกน ามาใชงานอยางหลากหลาย เชน ฟลม เสนใย บรรจภณฑอาหาร

วสดทางการแพทย ถงปย ชนสวนยานยนต อปกรณทวไป และชนสวนของโทรศพท เปนตน แต

อยางไรกตามพบวาการใช PLA นนกยงมขอจ ากดอยเนองจากมราคาสงกวาวสดพอลเมอรทไดจาก

ปโตรเลยม เชน Polypropylene (PP) และ Polyethylene (PE) เปนตนดวยเหตนจงไดมการท า

วสดคอมพอสตของ PLA โดยการผสม PLA กบวสดจากธรรมชาตเชน ผงไม เสนใยไม เปนตน

นอกจากจะชวยลดตนทนการผลตแลวยงสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาตอกดวย [2]

PLA สามารถสงเคราะหไดจากกรดแลกตก (lactic acid) ซงกรดแลกตกสามารถผลตไดจาก

การหมกแปงหรอน าตาลดวยกระบวนการหมกดวยแบคทเรย (bacterial fermentation) ดงนนพช

ทมแปงหรอน าตาลเปนองคประกอบหลก เชน ขาวโพด มนส าปะหลง ขาวสาลหรอออย จงสามารถ

น ามาใชเปนวตถดบในการผลตได ซงทรพยากรเหลานสามารถผลตขนทดแทนใหมไดอยางตอเนอง

โดยทวไป Poly(lactic acid) มสมบตทางกลและสมบตทางกายภาพทดซงสวนใหญใกลเคยงกบ

Petroleum-based synthetic polymer และยงสามารถน ามาขนรปไดงายเมอเปรยบเทยบกบ

Biobased polymer ชน ด อนๆ จ งน บ เป นพอล เมอรท ม ศ กยภาพส งท จะน ามาใชทดแทน

Conventional polymer แตในระยะเรมแรกนน Poly(lactic acid) ถกน ามาใชงานเปนวสดทาง

การแพทยเปนสวนใหญ เนองจากเปนพอลเมอรทมราคาคอนขางสง แตหลงจากมการพฒนา

2

เทคโนโลยในการหมกสงผลให Lactic acid มราคาต าลง ดงนนในปจจบน Poly(lactic acid) จงเปน

Biodegradable polymer ทมการผลตในเชงการคาในปรมาณมากและไดรบการน าไปประยกตใน

งานดานตางๆอยางแพรหลาย [3]

เซลลโลสจดเปนโฮโมพอลเมอรทพบไดมากทสดตามธรรมชาต โดยเซลลโลสทไดจากพชนน

ถกน ามาใชเปนสารเสรมแรงใหกบพอลเมอรกนอยางแพรหลาย นอกจากเซลลโลสทไดจากพชแลว

เซลลโลสยงไดจากการสงเคราะหจากแบคทเรยบางชนดซงเราจะเรยกเซลลโลสทไดนวา แบคทเรย

เซลลโลส แมวาจะมองคประกอบทางเคมทเหมอนกนแตโครงสรางของแบคทเรยเซลลโลสแตกตาง

จากเซลลโลสทไดจากพช ซงเมอท าการเปรยบเทยบกนพบวาแบคทเรยเซลลโลสจะมสมบตเชงกลและ

ความเปนผลกสงกวา มขนาดเลกกวา มโครงสรางแบบโครงรางตาขายและมความบรสทธสง [4]

การปรบปรงสมบตเชงกลของวสดคอมพอสตจากพอลแลคตคแอซดทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสเพอศกษาอทธพลของปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทมผลตอสมบตของพอล

เมอรคอมโพสต แตอยางไรกตามพบวาสมบตของพอลเมอรคอมโพสตนนกยงขนอยกบความสามารถ

ในการยดเกาะกนและความเขากนไดระหวางพอลเมอรเมทรกซและสารเสรมแรงดวย ดงนนจงมการ

ใช Silane coupling agent ในการปรบปรงแบคทเรยเซลลโลสเพอพจารณาอทธพลของความเขากน

ไดระหวางพอลเมอรเมทรกซและแบคทเรยเซลลโลสทมผลตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสตอกดวย

1.2 วตถประสงคของการวจย

1.2.1 เ พ อ ศ ก ษ า อ ท ธ พ ล ข อ ง ช น ด ข อ ง Silane coupling agent ท ใช ใน ก า ร

ปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสและปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทมตอ

สมบตตางๆของวสดคอมโพสต

1.2.2 เ พ อ ศ ก ษ า อ ท ธ พ ล ข อ ง ป ร ม า ณ Silane coupling agent ท ใ ช ใ น ก า ร

ปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

1.2.3 เพอศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสทเปนสารเสรมแรง

ในพอลแลคตคแอซดเทยบกบพอลแลคตคแอซดทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลสท

ไมไดผานการปรบปรงพนผวทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

1.3 แนวคดของงานวจย

งานวจยนมแนวคดในการพฒนาวสดคอมโพสตทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพใหมสมบต

ทดขน เพอทจะสามารถน าไปผลตเปนผลตภณฑตางๆทใชในชวตประจ าวน เชน กลองพลาสตกบรรจ

3

สงของ ตะกรา กระถางเพาะช าตนไม ชนสวนและอปกรณส าหรบรถยนต อปกรณอเลกทรอนคบาง

ประเภท เปนตน เพอลดปญหามลภาวะทสงผลกระทบตอสงแวดลอมอนเนองมาจากขยะพลาสตกท

ไดจากแหลงปโตรเลยม นอกจากนยงมแนวคดทจะปรบปรงสมบตเชงกลของพอลแลคตคแอซดโดย

การเตมแบคทเรยเซลลโลสทไดจากการสงเคราะหจากแบคทเรย Acetobacter xylinum ซงเปน

วตถดบทางการเกษตรทถอไดวาเปนการน าวตถดบทางการเกษตรมาพฒนาเพอเพมมลคาใหกบภาค

เกษตรกรรมอกดวย

1.4 ขอบเขตของงานวจย

1.4.1 Polylactic acid (PLA) เกรด Injection (3051D) จาก NatureWorks® IngeoTM

1.4.2 แบคทเรยเซลลโลสทผลตจากแบคทเรย Acetobacter xylinum ในน ามะพราว

1.4.3 Silane coupling agent ชนด Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69)

ทมคา density 1.08 g/ml และ assay 90% จาก Sigma–Aldrich

1.4.4 Silane coupling agent ชนด 3-aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APD)

ทมคา density 0.916 g/ml และ assay 97% จาก Sigma–Aldrich

1.5 ขนตอนการด าเนนงานวจย

1.5.1 ศกษาเอกสารและงานวจยทเกยวของ

1.5.2 ออกแบบวธการและวางแผนการวจย

1.5.3 ด าเนนงานวจย

สวนท 1 ศกษาชนดของ Silane coupling agent และปรมาณการเตม

แบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

สวนท 2 ศกษาอทธพลของปรมาณ Silane coupling agent ทใชในการ

ปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

สวนท 3 ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสทม

ตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

1.5.4 พสจนเอกลกษณของ PLA composites ดวยเทคนค FT-IR

1.5.5 ศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาของ PLA composites ดวยเทคนค SEM

1.5.6 วเคราะหธาตของ PLA composites ดวยเทคนค EDX

1.5.7 ศกษาเสถยรภาพทางความรอนของ PLA composites ดวยเทคนค TGA

4

1.5.8 ศกษาการเปลยนแปลงทางความรอนของ PLA composites ดวยเทคนค DSC

1.5.9 ศกษาสมบตการดงยดของ PLA composites ดวยเทคนค Tensile testing

1.5.10 ศกษาสมบตการรบแรงกระแทกของ PLA composites ดวยเทคนค

Impact testing

1.5.11 ศกษาการดดซมน าของ PLA composites

1.5.12 วเคราะหและสรปผลการวจย

1.5.13 จดท ารายงานผลการวจย

1.5.14 รายงานผลการวจย

1.6 ประโยชนทไดรบจากการวจย

1.6.1 สามารถปรบปรงแบคทเรยเซลลโลสใหสามารถยดเกาะกบ PLA ไดดขนโดยการใช สารเชอมประสานประเภทไซเลน (silane coupling agent) 1.6.2 ทราบถงชนดและปรมาณของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรย เซลลโลสทเหมาะสมในการเปนสารเสรมแรงใน PLA คอมโพสต 1.6.3 สามารถสงเสรมและสนบสนนภาคเกษตรกรรม โดยการแปรรปผลตภณฑจาก น ามะพราว ดวยการผลตเปนแบคทเรยเซลลโลส 1.6.4 สามารถเผยแพรความรทไดจากการวจยไปสาธารณะชน เพอใหเกดแนวทางในการ วจยพฒนาและการผลตในภาคอตสาหกรรมเปนล าดบตอไป

5

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 วสดคอมโพสตจากพอลเมอร (Polymer matrix composites; PMCs)

วสดคอมโพสตคอ วสดทประกอบไปดวยวสด 2 ประเภทขนไปโดยมองคประกอบทางเคมท

แตกตางกนแตจะตองไมละลายเปนเนอเดยวกน ซงอาจเกดจาก 2 ลกษณะคอ

1. เกดจากการผสมกนระหวางวสดทเปนองคประกอบ

2. เกดจากการสรางพนธะขององคประกอบทอยในระดบโมเลกล

วสดคอมโพสตนนเปนวสดทประกอบไปดวยสวนทเปนตวเสรมแรง (reinforce phase) ซง

อาจอยในลกษณะของเสนใย อนภาค แผนหรอชนขนาดเลกๆ และเปนสารตวเตมซงเปนเฟสกระจาย

(dispersed phase) ทฝงตวอยในเนอเมทรกซหรอเนอพอลเมอร ตวเสรมแรงนนจะชวยท าใหสมบต

เชงกลโดยรวมของวสดคอมโพสตดขน เนองจากวาวสดแตละชนดนนจะมทงขอดและขอเสย เชน

โลหะจะมความแขงแรง และความเหนยวสงแตจะเปนสนมงายและหนก พอลเมอรมน าหนกเบาแตจะ

มความแขงแรงต า ทนความรอนไดไมด น าไฟฟาไมได ในสวนของเซรามกจะมความแขงสง ทนตอการ

สกหรอและการผกรอนไดด ทนความรอนไดด แตมความเปราะ มความเหนยวต า เปนตน ดวยเหตน

จงไดมการน าเอาวสดตางชนดกนมาผสมกนเพอใหผลตภณฑทไดนนมสมบตพเศษทไดจากขอดของ

วสดแตละชนด เชน คอนกรตเสรมเหลกเปนวสดผสมทจะใหทงความแขงทมาจากสมบตทดของ

คอนกรตซงเปนเซรามก และความเหนยวทมาจากสมบตทดของเหลกซงเปนโลหะ หรอไฟเบอรกลาส

ซงเปนวสดผสมทมน าหนกเบาทมาจากสมบตทดของพอลเมอร และมความแขงแรงจากสมบตทดของ

ใยแกว เปนตน [5, 6]

ประเภทของวสดคอมโพสตถกแบงไดตามเนอพนหรอเนอเมทรกซไดเปน 3 กลมคอ กลมทม

พอลเมอรเปนสวนผสมหลก (polymer-matrix composite, PMC) กลมทมเซรามกเปนสวนผสม

หลก (ceramic-matrix composite,CMC) และกลมทมโลหะเปนสวนผสมหลก (metal-matrix

composite, MMC) นอกจากน วสดคอมโพสตอาจจะแบงไดตามลกษณะของตวเสรมแรง ดงรปท 1

ไดแก

- วสดคอมโพสตทมตวเสรมแรงมลกษณะเปนเสนใย (fibrous composites)

- วสดคอมโพสตทมตวเสรมแรงมลกษณะเปนอนภาค (particulate composites)

- วสดคอมโพสตทมตวเสรมแรงมลกษณะเปนชนเลกๆ (flake composites)

6

- วสดคอมโพสตทมตวเสรมแรงเปนสารตวเตม (filled composites)

- วสดคอมโพสตทมตวเสรมแรงมลกษณะเปนชนหรอชนดซอนแผน (laminar or

layered composites)

รปท 1 วสดคอมพอสตในชวตประจ าวน [6]

2.1.1 สมบตทวไปของวสดคอมพอสตจากพอลเมอร

สมบตโดยทวไปของวสดคอมโพสตจากพอลเมอร [6] ไดแก

1. วสดคอมโพสตทใชเสนใยเปนสารเสรมแรงจะมความหนาแนนต าแตในขณะเดยวกน

กจะมความแขงตงและความแขงแรงจ าเพาะสง ซงมผลใหวสดคอมโพสตนนมน าหนกนอยและมสมบต

จ าเพาะทใกลเคยงและหรอมากกวาวสดดงเดม

2. มความเสถยรเชงรปรางขณะใชงานทอณหภมสง เนองจากเสนใยตางๆ เชน เสนใย

แกว เสนใยคารบอนทใชเปนวสดเสรมแรงมการขยายตวเนองจากความรอนต า แตทนความรอนไดสง

3. ทนทานตอการสกกรอนจากสงแวดลอมและทนตอสภาพอากาศไดดกวาโลหะและ

อลมเนยมซงเกดการสกกรอนไดงายเมอมการสมผสกบความชนในอากาศ เนองจากวาเมทรกซทเปน

พอลเมอรหลายชนด เชน พอลเอทลน พอลโพรพลน มความทนตอการสกกรอนและสารเคม หรอ

ความชน

4. เปนฉนวนไฟฟา และมการดดซบความชนต า

5. สามารถตกแตงลกษณะภายนอกได โดยการเคลอบผวหรอมการเคลอบสชนดตางๆ

6. ทนการกระแทกสง

7

2.2 ความรทวไปเกยวกบไบโอพลาสตก

พลาสตก (plastic) หมายถงสารประกอบอนทรยทสงเคราะหขนเพอใชแทนวสดธรรมชาต

บางชนด เมอเยนกจะเกดการแขงตว และเมอไดรบความรอนกจะออนตว สวนบางชนดแขงตวถาวร

ปจจบนพลาสตกเปนปญหาตอสงแวดลอม เนองจากยอยสลายยากและใชเวลานาน สงผลใหดนเสอม

คณภาพ หากน าไปเผาท าลายกจะท าใหเกดมลพษในอากาศ

พลาสตกชวภาพ (bioplastic) หรอพลาสตกชวภาพยอยสลายได (biodegradable plastic)

หมายถงพลาสตกทผลตขนจากวสดธรรมชาตโดยทสวนใหญผลตมาจากพช และเปนวสดทสามารถ

ยอยสลายไดในธรรมชาต (biodegradable) ซงสามารถชวยลดปญหามลพษในสงแวดลอมทเกดจาก

ขยะพลาสตกได วสดธรรมชาตทสามารถน ามาผลตเปนพลาสตกชวภาพมหลายชนด เชน Cellulose,

Collagen, Casein, Polyester, แปง โปรตนจากถว และขาวโพด เปนตน โดยแปงนนนบวาเปนวสด

ทางธรรมชาตทมความเหมาะสมทสดเพราะมจ านวนมากและราคาถก เนองจากสามารถหาไดจากพช

ชนดตาง ๆ เชน ขาวโพด ขาวสาล มนฝรง มนเทศ มนส าปะหลง เปนตน พลาสตกชวภาพทผลตจาก

แปงโดยตรงนนจะมขดจ ากด เพราะจะเกดการพองตวและเสยรปเมอไดรบความชน ดงนนจงไดมการ

ใชเชอจลนทรยเขาไปยอยสลายแปง แลวเปลยนแปงใหกลายเปนโมโนเมอร (monomer) ทเรยกวา

กรดแลคตก (lactic acid) จากนนน ากรดแลคตกไปผานกระบวนการ Polymerization เพอท าให

กรดแลคตกเชอมกนเปนสายยาวทเรยกวา พอลเมอร (polymer) [7]

2.2.1 ประเภทของพลาสตกยอยสลายได

สามารถแบงประเภทของการยอยสลายออกเปน 5 ประเภทใหญ ๆ คอ

1. การยอยสลายไดโดยแสง (photodegradation) การยอยสลายโดยแสงสวนมากจะเกด

จากการเตมสารเตมแตงทมความวองไวตอแสงลงไปในพลาสตกหรอสงเคราะหโคพอลเมอรใหมหม

ฟงกชนหรอพนธะเคมทไมแขงแรง แตกหกงายภายใตรงสยว เชน หมคโตน (ketone group) อยใน

โครงสราง เมอสารหรอหมฟงกชนดงกลาวสมผสกบรงสยว กจะสงผลใหเกดการแตกของพนธะ

กลายเปนอนมลอสระ (free radical) ซงไมเสถยร จงสามารถเขาท าปฏกรยาตอไดอยางรวดเรวท

พนธะเคมบรเวณต าแหนงคารบอนในสายโซพอลเมอร ท าใหเกดการขาดออกของสายโซ แตการยอย

สลายนจะไมเกดขนภายในบอฝงกลบขยะ กองคอมโพสท หรอสภาวะแวดลอมอนทเปนทมด หรอ

แมกระทงชนพลาสตกทมการเคลอบดวยหมกทหนามากบนพนผว เนองจากพลาสตกไมไดสมผสกบ

รงสยวโดยตรง

8

2. การยอยสลายทางกล (mechanical degradation) โดยการใหแรงกระท าแกชนพลาสตก

ท าใหชนสวนพลาสตกแตกออก ซงเปนวธการทใชโดยทวไปในการท าใหพลาสตกแตกเปนชนเลกๆ

3. การยอยสลายผานปฏกรยาออกซเดชน (oxidative degradation) การยอยสลายผาน

ปฏกรยาออกซเดชนของพลาสตกนนเปนปฏกรยาการเตมออกซเจนลงในโมเลกลของพอลเมอรซง

สามารถเกดขนไดเองในธรรมชาตอยางชาๆ โดยมออกซเจน และความรอน แสงยว หรอแรงทางกล

เปนปจจยส าคญทท าใหเกดเปนสารประกอบไฮโดรเปอรออกไซด (hydroperoxide, ROOH) ใน

พลาสตกทไมมการเตมสารเตมแตงทท าหนาทเพมความเสถยร (stabilizing additive) แสงและความ

รอนจะสงผลให ROOH เกดการแตกตวกลายเปนอนมลอสระ RO• และ •OH ทไมเสถยรและเขาท า

ปฏกรยาตอทพนธะเคมบนต าแหนงของคารบอนในสายโซพอลเมอร ท าใหเกดการแตกหกขนและเกด

การสญเสยสมบตเชงกลอยางรวดเรว แตดวยเทคโนโลยการผลตทไดรบการวจยและพฒนาขนใน

ปจจบนท าใหพอลโอเลฟนเกดการยอยสลายผานปฏกรยาออกซเดชนกบออกซเจนไดเรวขนภายใน

ชวงเวลาทก าหนด โดยการเตมสารเตมแตงท เปนเกลอของโลหะทรานสชนทท าหนาทเปนคะตะลสต

เรงการแตกตวของสารประกอบไฮโดรเปอรออกไซดใหเปนอนมลอสระ (free radical) ท าใหสายโซ

พอลเมอรเกดการแตกหกและสญเสยสมบตเชงกลอยางรวดเรวยงขน

4. การยอยสลายผานปฏกรยาไฮโดรไลซส (hydrolytic degradation) การยอยสลายของ

พอลเมอรทมหมเอสเทอร หรอเอไมด เชน แปง พอลเอสเทอร พอลแอนไฮดรายด พอลคารบอเนต

และพอลยรเทน เมอผานปฏกรยาจะสงผลใหเกดการแตกหกของสายโซพอลเมอร ปฏกรยาไฮโดรไล

ซสทเกดขนนนโดยทวไปจะสามารถแบงออกไดเปน 2 ประเภท คอ ประเภททใชคะตะลสต

(catalytic hydrolysis) และไมใชคะตะลสต (non-catalytic hydrolysis) ซงประเภทแรกนนยงแบง

ออกไดเปน 2 แบบคอ แบบทใชคะตะลสตจากภายนอกโมเลกลของพอลเมอรมาเรงใหเกดการยอย

สลาย (external catalytic degradation) และแบบทใชคะตะลสตจากภายในโมเลกลของพอลเมอร

เองในการเรงใหเกดการยอยสลาย (internal catalytic degradation) โดยคะตะลสตจากภายนอกม

2 ชนด คอ คะตะลสตทเปนเอนไซมตางๆ (enzyme) เชน Depolymerase lipase esterase และ

Glycohydrolase ในกรณนจะจดเปนการยอยสลายทางชวภาพ และคะตะลสตทไมใชเอนไซม (non-

enzyme) เชน โลหะแอลคาไลด (alkaline metal) เบส (base) และกรด (acid) ทมอยในสภาวะ

แวดลอมในธรรมชาต ในกรณนนนจะจดเปนการยอยสลายทางเคม ส าหรบปฏกรยาไฮโดรไลซสแบบ

ใชคะตะลสตภายในโมเลกลของพอลเมอรนนจะใชหมคารบอกซล (carboxyl group) ของหม

9

เอสเทอรหรอเอไมดบรเวณปลายสายโซพอลเมอรในการเรงปฏกรยาการยอยสลายผานปฏกรยา

ไฮโดรไลซส

5. การยอยสลายทางชวภาพ (biodegradation) การยอยสลายของพอลเมอรจากการท างาน

ของจลนทรยโดยทวไปกระบวนการจะมดวยกน 2 ขนตอน เนองจากขนาดของสายพอลเมอรยงคงม

ขนาดใหญและไมละลายน า ในขนตอนแรกของการยอยสลายจงเกดขนทภายนอกของเซลลโดยการ

ปลดปลอยเอนไซมของจลนทรยซงเกดขนไดทงในแบบใช Endo-enzyme หรอ เอนไซมทท าใหเกด

การแตกตวของพนธะภายในสายโซพอลเมอรอยางไมเปนระเบยบ และแบบ Exo-enzyme หรอ

เอนไซมทท าใหเกดการแตกหกของพนธะทละหนวยจากหนวยซ าทเลกทสดทอยบรเวณสวนปลายของ

สายโซพอลเมอร เมอพอลเมอรแตกตวจนมขนาดเลกพอ มนจะแพรผานผนงเซลลเขาไปในเซลล และ

เกดการยอยสลายตอในขนตอนท 2 ไดผลตภณฑในขนตอนสดทาย (ultimate biodegradation) คอ

พลงงานและสารประกอบขนาดเลกทเสถยรในธรรมชาต (mineralization) เชน คารบอนไดออกไซด

แกสมเทน น า เกลอ แรธาตตางๆ และมวลชวภาพ (biomass) [7]

2.3 ความรทวไปเกยวกบ Poly(lactic acid); (PLA)

2.3.1 Poly(lactic acid); (PLA)

พอลแลคตกแอซด, poly(lactic acid); PLA, (หรอเรยกอกอยางวา polylactide) จดเปน

Biodegradable polymer ชนด Biobased polymer ทจดอยในกลมพอลเอสเทอรทมสายโซตรง

(aliphatic polyester) เมอพจารณาจากโครงสรางทางเคม ดงแสดงในรปท 2

รปท 2 โครงสรางทางเคมของ poly(lactic acid) [3] PLA สามารถสงเคราะหไดจากกรดแลกตก (lactic acid) ซงกรดแลกตกสามารถผลตไดจาก

การหมกแปงหรอน าตาลจากกระบวนการหมกดวยแบคทเรย (bacterial fermentation) ดงนนพช

ทมแปงหรอน าตาลเปนองคประกอบหลก เชน ขาวโพด มนส าปะหลง ขาวสาลหรอออย จงสามารถท

จะน ามาใชเปนวตถดบในการผลตไดซงทรพยากรเหลานและสามารถทจะผลตขนทดแทนใหมไดอยาง

ตอเนอง ดงรปท 3

10

รปท 3 วฏจกรของพอลแลกตกแอซด [8]

โดยทวไป Poly(lactic acid) จะมสมบตทางกลและสมบตทางกายภาพทดซงสวนใหญ

ใกลเคยงกบ Petroleum-based synthetic polymer และยงสามารถน ามาขนรปไดงายกวาเมอ

เทยบกบ Biobased polymer ชนดอนๆ ดงนน PLA จงนบเปนพอลเมอรทมศกยภาพสงทจะ

น ามาใชทดแทน Conventional polymer แตในระยะเรมแรกนนสวนใหญ PLA จะถกน ามาใชเปน

วสดทางการแพทย เนองจากเปนพอลเมอรทมราคาคอนขางสงแตหลงจากทมการพฒนาเทคโนโลยใน

การหมกกสงผลให Lactic acid นนมราคาทต าลง ท าใหในปจจบน Poly(lactic acid) กลายมาเปน

Biodegradable polymer ทมการผลตในเชงการคาในปรมาณมากและไดรบการน าไปประยกตใชใน

งานดานตางๆอยางแพรหลาย [3, 8]

2.3.2 แลคตกแอซด (lactic acid)

พอลแลกตกแอซดสงเคราะหขนจาก กรดอลฟาไฮดรอกซ (α-hydroxy acids) โดยทหนวย

ยอยหรอมอนอเมอรของพอลแลกตกแอซด คอ กรดแลกตก หรอมชอทางเคมคอ 2-ไฮดรอกซ โพรพ

โอนคแอซด (2-hydroxy propionic acid) โดยทภายในโมเลกลของ Lactic acid จะประกอบไป

ดวย Asymmetrical carbon อยหนงอะตอม ดงนน Lactic acid จงเปนโมเลกลประเภท Optically

active ซงเปนผลท าใหโมเลกลของ Lactic acid มสองไอโซเมอร คอ L(-) lactic acid และ D(+)

lactic acid [3, 8] ดงแสดงดงรปท 4

11

รปท 4 โครงสรางทางเคมของโมเลกล L(-) lactic acid และ D(+) lactic acid [3]

ในการผลตพอลแลกตกแอซดอาจท าไดโดยการสงเคราะหผานปฏกรยาการควบแนนแบบ

อะซโอโทรปค (azeotropic dehydrative condensation) ปฏกรยาการควบแนนโดยตรง (direct

condensation polymerization) และ/หรอการส ง เคราะห ผ านการเก ดแลคไทด (lactide

formation) และการสงเคราะหโดยผานการเปดวง (Ring-opening polymerization) ของแลคไทด

ดงรปท 5

รปท 5 การสงเคราะหพอลแลกตกแอซดจากกรดแลกตกชนดแอลและด [9]

2.3.3 แลคไทด (lactide)

Lactide คอ Cyclic dimer ของ Lactic acid เนองดวย Lactic acid ม 2 Isomer คอ D

และ L เปนผลใหโมเลกลของ Lactide มทงหมด 3 ชนด คอ

L-lactide (หรอ LL-lactide) ซงเปนโมเลกลทเกดจาก 2 โมเลกลของ L-lactic acid

D-lactide (หรอ DD-lactide) ซงเปนโมเลกลทเกดจาก 2 โมเลกลของ D-lactic acid

12

Meso-lactide (หรอ LD-lactide) ซงเปนโมเลกลทเกดจาก 1 โมเลกลของ L-lactic acid

และ 1 โมเลกลของ D-lactic acid

Stereoforms ของ lactide แบบตางๆ แสดงไดดงรปท 6

รปท 6 โครงสรางโมเลกลของ L-lactide, D-lactide และ Meso-lactide [10]

ของผสมระหวาง L-lactide กบ D-lactide เรยกวา Racemic lactide (Rac-lactide) โดย

ปกตแลว Lactide ทเกดจากกระบวนการ Depolymerization ของ Low-molecular-weight

lactic acid ภายใตความดนต า ผลตภณฑทไดจะเปน Mixture ของ L-lactide, D-lactide และ

Meso-lactide ซงสดสวนของแตละ Lactide isomer กจะขนอยกบปจจยตางๆ เชน สดสวนของ

Lactic-acid isomer ทใชเปนวตถดบ อณหภม ชนดและปรมาณของตวเรงปฏกรยาทใช เปนตน

Lactide stereoisomer แตละชนดจะถกแยกออกจากกนโดยใชกระบวนการ Vacuum distillation

เนองจาก Lactide แตละ Isomer นนมจดเดอดทไมเทากน (จดเดอดของ L-lactide และ D-lactide

อยทประมาณ 95-99 °C ในขณะท Meso-lactide นนมจดเดอดประมาณ 53-54 °C) ความบรสทธ

ของ Lactide isomer หลงจากทไดผานกระบวนการแยกแลวนนนบเปนปจจยส าคญยงทจะควบคม

สมบตของผลตภณฑ Poly(lactic acid) ทได [10]

2.3.4 สมบตโดยทวไปของ Poly (lactic acid)

สมบตของ PLA จะขนอย กบลกษณ ะของโครงสรางทางโมเลกล ซ งถ าระบ อยาง

เฉพาะเจาะจงลงไปกคอ ขนอยกบความบรสทธของ Enantiomeric ของ Lactic acid ทมาประกอบ

กนเปนสายโซพอลเมอรและความบรสทธเชงแสง (optical purity) ของพอลแลกตกแอซดสงผลอยาง

มากตอสมบตทางความรอน สมบตเชงกลและสมบตตานการซมผานของกาซและของเหลว (barrier

properties) [11] พอลแลกตกแอซดทมสดสวนของแอล-ไอโซเมอรสงกวารอยละ 90 มแนวโนมทจะ

เป นพอล เมอรก งผลก (semicrystalline polymer) ในขณะทพอล เมอรท ม ด -ไอโซ เมอร ใน

องคประกอบเพมขน กจะมความบรสทธเชงแสงทต าลงและมแนวโนมทจะเปนพอลเมอรอสณฐาน

(amorphous polymer) [3] นอกจากนอณหภมการหลอมเหลว อณหภมกลาสทรานสชนและระดบ

13

ความเปนผลกกจะมแนวโนมลดลงไปตามสดสวนของแอล-ไอโซเมอรทลดลงดวย โดยสดสวนของ

ไอโซเมอรทแตกตางกนในสายโซพอลเมอรนนจะท าใหพอลแลคตคแอซดทสงเคราะหขนนนมสมบตท

แตกตางกนจงสามารถปรบใหรองรบความตองการตอใชงานไดอยางหลากหลายเมอเปรยบเทยบกบ

พอลเมอรทผลตจากวตถดบทมาจากอตสาหกรรมปโตรเคม เชน พอลเอทลนเทเรฟทาเลต (PET) และ

พอลสไตรน (PS) ซงพอลแลกตกแอซดจะมความใส สมบตทางกายภาพ สมบตเชงกล และสมบตตาน

การซมผานของกาซใกลเคยงกนกบพอลเมอรทผลตจากวตถดบทมาจากอตสาหกรรมปโตรเคม [8]

โดยสมบตทางกายภาพทวไปของ PLA แสดงไดดงตารางท 1

ตารางท 1 สมบตทางกายภาพโดยทวไปของ PLA [3]

นอกจากนสมบตตางๆทส าคญของพอลแลคตกแอซด ไดแก

สมบตการละลาย

การละลายของพอลแลคตกแอซดขนอยกบสดสวนของหนวยทเปนองคประกอบในสายโซ

พอลเมอร และระดบความเปนผลก (degree of crystallinity) ของพอลแลคตคแอซดดวย พอล

แลคตกแอซดไมละลายน า แอลกอฮอล และสารประกอบไฮโดรคารบอนทไมมหมแทนท เชน

เฮกเซน (hexane) และเฮปเทน (heptane) ตวท าละลายทดส าหรบพอลแลกตกแอซดทมความ

บรสทธเชงแสงสง (poly(l-lactic acid), PLLA) ไดแก ตวท าละลายอนทรยกลมคลอรเนเตทและ

14

ฟล ออร เน เตท (chlorinatedor and fluorinated organic solvents) ไดออกเซน (dioxane)

ไดออกโซเลน (dioxolane) และฟเรน (furane) นอกจากพอลแลคตกจะละลายไดในตวท าละลาย

ส าหรบพอลแลคตกแอซดทมความบรสทธเชงแสงสงดงทไดกลาวแลวขางตนแลวพอลแลคตกแอดซด

ยงสามารถละลายไดใน อะซโตน (acetone) ไพรดน (pyridine) เอทลแลกเตท (ethyl lactate)

เอทลอะซเตท (ethyl acetate) เตตระไฮโดรฟแรน (tetrahydrofuran) ไซลน (xylene) ไดเมทล

ซลฟอกไซด (dimethylsulfoxide) เอน,เอน ไดเมทลฟอรมาไมด (N,N dimethylformamide) และ

เมทลเอทลคโตน (methyl ethyl ketone)

สมบตทางกายภาพและสมบตเชงกล

สมบตเชงกล (mechanical properties) ของ PLA ขนอยกบน าหนกโมเลกล อตราสวน

ระหวางอแนนซโอเมอร (L:D ratio) ความเปนผลก (crystallinity) และสภาวะในกระบวนการผลต

โดย PLA ทมความบรสทธของ L isomer สงกวามกจะมสมบตเชงกลทสงกวา เมอน าหนกโมเลกล

เฉลยเทากน ดงแสดงในตารางท 2

ตารางท 2 สมบตเชงกลของ PLA [3]

สมบตทางความรอน

พอลแลกตกแอซดมอณหภมกลาสทรานสชน (Tg) และอณหภมหลอมเหลว (Tm) ทคอนขาง

สงกวาเทอรโมพลาสตกทวไปดงแสดงในรปท 7 โดยคาของอณหภมกลาสทรานสชนนนจะขนอยกบ

น าหนกโมเลกลและอตราสวนระหวางอแนนชโอเมอร (L:D ratio) โดยพบวาอณหภมกลาสทรานสชน

มแนวโนมเพมขนตามน าหนกโมเลกล ส าหรบการผสมแอลอแนนชโอเมอรเขากบดอแนนชโอเมอรจะ

15

ท าใหอณหภมกลาสทรานสชนมแนวโนมต าลงและเมอพจารณาทอณหภมหลอมเหลวพบวาอณหภม

หลอมเหลวของพอลเมอรจะมคาลดลง หากวาในโครงสรางมปรมาณของด-แลคไทดเปนองคประกอบ

เพมขน ดงแสดงในรปท 7

รปท 7 อทธพลของน าหนกโมเลกล และสดสวนของ D-lactic acid ในสายโซพอลเมอร PLA ทมผล

ตอ Tg และ Tm [8]

2.3.5 การน าไปใชประโยชนของ Poly(lactic acid)

บรษท Cargill Dow ของประเทศสหรฐอเมรกานบไดวาเปนบรษททมการผลต PLA ในเชง

การคาเปนบรษทแรก และมก าลงการผลต PLA-based polymer มากทสดในปจจบน อกทงยงม

ผลตภณฑจ าหนายในทางการคาอยอยางหลากหลาย อยางไรกตามพบวาในปจจบนไดมบรษทผผลต

อนๆทมก าลงการผลต PLA ในปรมาณมากกระจายอยทงใน สหรฐอเมรกา ยโรป และเอเชย เนอง

ดวย PLA ไดรบการน ามาใชงานในดานตางๆอยางหลากหลาย จากตารางท 3 แสดงใหเหนถง

บรษทผผลต กระบวนการผลตและผลตภณฑ PLA ในทางการคา และจากตารางท 4 จะแสดงใหเหน

ถงตวอยางสมบตของ PLA ทผลตออกจ าหนายทางการคา

16

ตารางท 3 บรษทผผลต กระบวนการผลตและผลตภณฑ PLA ในทางการคา [11]

ตารางท 4 สมบตของ PLA ทผลตออกจ าหนายทางการคา [11]

PLA เปนพอลเมอรทมสมบตหลากหลายท าใหสามารถน าไปประยกตเปนพลาสตกมลคาเพม

ตางๆไดหลายดาน ไดแก

• ดานการแพทย เนองจาก PLA เปนพอล เมอรท สามารถยอยสลายไดทางชวภาพ

(biodegradable) ดงนน PLA จงสามารถเขากบเนอเยอ (biocompatible) และสามารถถกดดซม

(bioresorbable) โดยระบบชวภาพ (biological system) ในรางกายได จงท าให PLA เปนวสดทม

ศกยภาพสงส าหรบงานทางดานการแพทย และถกน ามาใชทางดานนมานานกวา 2 ทศวรรษ เชน ไหม

17

เยบแผล (sutures) ตวเยบแผล (staples) วสดปดแผล (wound dressing) อปกรณฝงในรางกาย

(surgical implants) อปกรณส าหรบยดกระดก (orthopedic fixation devices) วสดส าหรบน าพา

หรอปลดปลอยตวยาทสามารถควบคมอตราการปลดปลอยยาและระยะเวลาในการปลดปลอยยาได

อยางมประสทธภาพ

• ดานการเกษตร PLA ถกน ามาใชในงานตางๆ เชน ท าเปนภาชนะปลกพช วสดหอหมและ

ปลดปลอยยาฆาแมลง ยาฆาวชพช หรอปยตามชวงเวลาทก าหนด

• ดานบรรจภณฑ เชน บรรจภณฑทใชแลวทง ภาชนะบรรจอาหาร ขวดน า ถงพลาสตก

กลองโฟม ฟลมส าหรบหบหอ เมดโฟมกนกระแทก ตวเคลอบภาชนะกระดาษ

• ดานการผลตเสนใย และแผนผาแบบ Non-woven เชน ผลตภณฑอนามย ผาออม

ส าเรจรป เสอผาและเครองนงหม เสนใยส าหรบบรรจในเครองนอน

• ดานยานยนต เชน อปกรณลดแรงกระแทก (bumpers) แผนรองพน (floor mats) และ

อปกรณตกแตงภายใน [12]

2.4 ความรทวไปเกยวกบแบคทเรยเซลลโลส

2.4.1 เซลลโลส (Cellulose)

เซลลโลสเปนสารประกอบคารโบไฮเดรตทประกอบดวยหนวยยอยของน าตาลกลโคส

(glucose) จ าน วน 1,000-10,000 โม เลก ล ต อก น เป น พอล เมอร เช อมต อกน ด วย พ น ธะ

β-1,4-glycosidic bond ระหวาง Alcoholic hydroxyl groups โดยโมเลกลสายยาวของเซลลโลส

ประกอบไปดวยกลโคส 2,000-15,000 โมเลกล และมน าหนกโมเลกลประมาณ 20,000-2,400,000

ดาลตน (dalton) การเรยงตวของโมเลกลเซลลโลสมลกษณะเปนเสนตรง ไมมแขนงยอยดงแสดงใน

รปท 8 มสตรเคมทวไป คอ (C6H10O5)n เมอ n คอ จ านวนหนวยกลโคสทงหมดทประกอบกนเปน

โครงสราง

รปท 8 โครงสรางของเซลลโลส [13]

18

ในธรรมชาตนนเซลลโลสประมาณ 40 – 60 สายจะพนกนเปนมด (bundles) หรอเสนใยใน

ทศทางเดยวกน โดยมพนธะไฮโดรเจนเปนแรงยดระหวางสายโซและภายในสายโซ ในเสนใยเซลลโลส

จะประกอบดวยโครงสรางทเปนระเบยบ คอ บรเวณทเปนผลก และโครงสรางทไมเปนระเบยบ คอ

บรเวณอสณฐาน [13]

2.4.2 เซลลโลสจากแบคทเรย

เซลลโลสเปนสารอนทรยโมเลกลขนาดใหญทมมากและพบไดในวฎจกรคารบอน ในพชชนสง

นนจะมการสงเคราะหเซลลโลสในการเจรญเตบโตและการพฒนาของเซลล เชนเดยวกนกบแบคทเรย

บางชนดทสามารถผลตเซลลโลสได เชน Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium และ Sarcina

โดยแบคทเรยทรจกกนมากทสดคอ Acetobacter xylinum

เซลลโลสจากแบคทเรยทผลตจากแบคทเรย Acetobacter xylinum เกดขนจากการเลยง

แบคทเรยดงกลาวในแหลงอาหารทมกลโคสเปนองคประกอบ เชน น ามะพราว เปนตน ซงจดเปน

คารโบไฮเดรตประเภทโฮโมโพลแซคคาไรซ เชงเสน ประกอบดวยหนวยยอยๆของกลโคส

(-D-glucopyranose) ท เชอมตอกนเปนสายยาวดวยพนธะ -1 ,4-glycosidic โครงสรางจะ

ประกอบไปดวยหนวยยอยเลกๆทเรยกวา ไมโครไฟบรล ทมขนาดกวางประมาณ 1-25 นาโนเมตร

และมลกษณะการจดเรยงตวเปนสายเรยงยาวขนานกน โดยแตละสายจะเชอมตอกนดวยพนธะ

ไฮโดรเจนรวมอย เปนมดมลกษณะเปนเสนใยเลกๆทเรยกวา เซลลโลสไฟบรล ซงมขนาดกวาง

ประมาณ 100 นาโนเมตร และหนาประมาณ 3-8 นาโนเมตร มขนาดเลกกวาเสนใยเซลลโลสทไดจาก

พชประมาณ 1000 เทา นอกจากนยงมความบรสทธทมากกวาเซลลโลสทไดจากการสงเคราะหจาก

พชชนสง โดยไมมการปนเปอนของเฮมเซลลโลสและลกนน [14]

2.4.3 กระบวนการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลส

กระบวนการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลสของเชอ Acetobacter xylinum จะมความคลาย

กบการสงเคราะหเซลลโลสของพชชนสง ในระหวางการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลส แบคทเรย

Acetobacter xylinum ตองการอาหารและแหลงคารบอนเพอประสานโครงสรางของแบคทเรย

เซลลโลสในปฏกรยาโพลเมอไรเซชน โดยม UDP – Glucose (uridine diphosphogluccose) เปน

สารตงตน โดยเรมจากน าตาลกลโคสจะถกน าเขาสเซลลในรปของ Glucose-6-phosphate โดยท

เอนไซนกล โคไคเนสผานกระบวนการฟอสโฟรเลชน จากนน Glucose-6-phosphate จะถก

Isomerization ของสารตวกลางไปเปน Glucose-1-phosphate โดยเอนไซมฟอสโฟกลโคมวเตส

19

(phosphoglucomutase) และเปลยนไปเปน UDPGlc โดยเอนไซนต วสดท ายน คอ UDPGlc

pyrophosphorylase ซงเปนตวส าคญในการสงเคราะหเซลลโลส หลงจากทเซลลโลสถกปลอยส

อาหารเลยงเชอ กจะมลกษณะเปนเสนใยเจรญอยบรเวณผวหนาของอาหารเลยงเชอ พบวาสภาวะท

เหมาะสมคอ การเลยงในอาหารเหลวทมการใหอากาศและมการเขยาจะใหผลดทสด ส าหรบการสราง

เซลลโลสจะเกดขนในเซลลของแบคทเรยและเสนใยเหลานจะถกขบออกมาทางรของเซลลและเพม

ปรมาณขนบนพนผวของเหลวจนกลายเปนเยอและเมอไดเยอเซลลโลสจากการสงเคราะหดวย

แบคทเรยเราพบวาจะยงคงมโปรตน สารอาหาร และเซลลแบคทเรยตดอย ซงปกตจะใชเบส เชน

NaOH ในการก าจดสงทตดอยเพอใหไดเซลลโลสเพยงอยางเดยว [14]

2.5 การปรบปรงพนผวทางเคมส าหรบเสนใยธรรมชาต

2.5.1 การปรบปรงดวยเบส (alkali treatment)

การปรบปรงดวยเบสนนเปนอกหนงในการปรบปรงทดทสดทใชส าหรบเสนใยธรรมชาต

เนองจากเบสจะท าใหปรมาณของเซลลโลสเพมขนและมความเปนอสณฐาน โดยวธนจะมการก าจด

พนธะไฮโดรเจนในโครงสราง โดยปฏกรยาทเกดขนจะแสดงอยดานลาง

Fiber –OH + NaOH Fiber –O-Na+ +H2O

เบสสวนใหญทใชไดแก KOH, LiOH, NaOH และความเขมขนของเบสจะมอทธพลตอระดบ

ของการบวมตว และระดบของการเปลยนแปลงโครงสรางเปนเซลลโลส สารละลายเบสไมเพยงแตจะ

มผลตอองคประกอบเซลลโลสเทานนแตยงสงผลตอองคประกอบอนๆดวย เชนลกนน แพกตน และ

เฮมเซลลโลส [15]

2.5.2 การปรบปรงดวยไซเลน (silane treatment (SiH4))

ไซเลนจะถกใชเปนตวเชอมประสานในเสนใยแกวกบพอลเมอรเมทรกซเพอใหมความเสถยร

ในวสดคอมโพสต โดยไซเลนจะไปลดจ านวนของกลมไฮดรอกซล OH บนพนผวของเสนใยทอยในรป

ของความชนโดยหม Alkoxy จะฟอรมตวเปนหม Silanols และหม Silanols จะเขาท าปฏกรยากบ

หมไฮดรอกซลของเสนใยและมความเสถยรเปนพนธะโควาเลนทซงเปนการประยกตเพอยบยงการ

บวมของเสนใยโดยการสรางพนธะเชอมขวางเครอขายเนองจากพนธะโควาเลนตระหวางเมทรกซ และ

เสนใย [15] ปฏกรยาเปนดงน

CH2CH2Si(OC2H5)3 H2O CH2CH2Si(OH)3 + C2H5OH

CH2CH2Si(OH)3 + Fiber -OH CH2CH2Si(OH)2 O-Fiber + H2O

20

2.5.3 การปรบปรงดวยเปอรออกไซด (peroxide treatment)

เบนโซอลเปอรออกไซด (C6H5CO)2O2 และไดคมลเปอรออกไซด C6H5C(CH3)2O2 เปน

สารเคมทอยในกลมเปอรออกไซดอนทรยทใชในการปรบเปลยนพนผวเสนใยธรรมชาต ในการ

ปรบปรงดวยเปอรออกไซดจะใชเบนโซอลเปอรออกไซด หรอ ไดคมลเปอรออกไซด ละลายในอะซโตน

แลวแชเสนใยไวประมาณ 30 นาท หลงจากทปรบปรงดวยเบสเสรจแลวจะพบวาความชอบน าของเสน

ใยลดลง [16]

2.5.4 การปรบปรงดวยวธเอซทลเลชน (acetylation treatment)

เปนการเตมหม Acetyl (CH3COO-) ในสารประกอบอนทรย ปฎกรยา Acetylation ของเสน

ใยธรรมชาตคอปฎกรยาเอสเทอรรฟเคชนท าใหเกด Plasticization ของเสนใยเซลลโลสปฎกรยาท

เกยวของกบการเกดจะไดกรดอะซตกเปนสารโมเลกลเลกซงจะถกก าจดออกกอนทจะน าเสนใยไปใช

การปรบปรงวธนหม Acetic anhydride จะแทนทหม Hydroxyl ของผนงเซลลท าใหเสนใยมความ

เปนขวลดลง [16]

Fiber- OH + CH3-C(=O)-O-C-(=O)- CH3 Fiber- OCOCH3 + CH3COOH

2.5.5 การปรบปรงดวยวธเบนโซอลเลชน (benzoylation treatment)

คอการเปลยนรปทส าคญในการสงเคราะหสารอนทรย โดย Benzoyl chloride เปนตวทใช

กนมากในการปรบปรงเสนใยโดยจะไปลดความเปนขวของเสนใยและปรบปรงอนตรกรยากบความไม

เปนขวของเมทรกซ โดยการปรบปรงวธนจะไปเพมความแขงแรงของวสดเสรมองคประกอบ ลดการ

ดดกลนแสงและปรบปรงเสถยรภาพทางความรอน [16]

21

2.5.6 การปรบปรงดวยวธ Acrylation และ Acrylonitrile grafting

ปฎกรยาจะเรมจาก Free radical ของโมเลกลเซลลโลส โดยทเซลลโลสถกปรบปรงโดยการ

ใหพลงงานสง เพอใหเกดเปน Radical รวมกบการถกตดของสายโซ Acrylic acid สามารถทจะ

กราฟตกบเสนใยแกว ซ งการปรบปรงดวยวธน จะเกดพนธะโควาเลนทท แขงแรงระหวาง

Acrylonitrile กบ Hydroxyl ของเสนใย [16, 17]

Fiber-OH +CH2=CHCN Fiber-OCH2CH2CN

2.5.7 การปรบปรงดวย Maleated treatment

ใชกนอยางมากในวสดเสรมองคประกอบทม Filler และเสนใยเปนสารเสรมแรง โดย Maleic

anhydride ไมเพยงแตปรบปรงผวเสนใยแตยงปรบปรง PP matrix เพอใหเกดพนธะทแขงแรงและ

สมบตเชงกลทดภายในวสดเสรมองคประกอบ การใช PP สามารถให Maleic anhydride เปนตวยด

เกาะรวมในการผลต Maleic anhydride graft PP ( MAPP ) ดงนนการปรบปรงดวย MAPP ท าให

เกดพนธะโควาเลนทระหวางผว กลไกปฏกรยาของ Maleic กบ PP และเสนใยอธบายโดย

Copolymer ถกกระตนดวยความรอนท 170 C กอนการปรบปรงเสนใยและจากนนจะเกด

Esterification ของเสนใย หลงการปรบปรงพลงงานพนผวของเสนใยจะเพมขนใกลเคยงกบพอลเมอร

และสงผลใหความสามารถในการเปยกผวดขนและท าใหการยดเกาะระหวางผวสงขน [16, 17]

2.5.8 การปรบปรงดวย Permanganate treatment

เปนสารประกอบทมหม Permanganate ซงน าไปสการฟอรมตวของเซลลโลสจาก MnO3-

Mn3+ มความไวในการท าปฎกรยาสงซงเปนตวรวมในการเกด Graft polymerization

การปรบปรงดวย Permanganate สวนมากใช Potassium permanganate ในอะซโตนทม

ความเขมขนนอยกวา 1 % โดยใชเวลา 1-3 นาทหลงการท า Alkaline treatment [16, 17]

22

2.5.9 การปรบปรงดวย Isocyanate Treatment

คอสารประกอบทมหม Isocyanate ซงสามารถท าปฎกรยากบ Hydroxyl group ของ

เซลลโลส และลกนน โดยท Isocyanate เปนสารคควบทถกใชกบเสนใยทเสรมแรงในวสดเสรม

องคประกอบ [16, 17]

2.6 งานวจยทเกยวของ

จากงานวจยของ M. Jonoobi และคณะ [18] มจดมงหมายทจะพฒนาคอมโพสตทมการเตม

Cellulose nanofiber (CNF) จากปอแกวเปนสารเสรมแรงใหกบ Poly(lactic acid) โดยผานการขน

รปดวย Twin screw extrusion ส าหรบการเตรยมพอลเมอรคอมโพสตจะท าการผสมใหเปน

Masterbatch กอนทจะขนรปดวย Extrusion โดยชนงานทไดจะมการเตม CNF 1 3 และ 5 wt.%

จากนนจงน าไปศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาและสมบตเชงกลเพอศกษาผลของปรมาณการเตม

CNF ทสงผลตอสมบตตางๆ จากผลการศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาของชนงานตวอยางดวย

เทคนค SEM พบวาชนงานทมการเตม CNF ลงไปจะมลกษณะพนผวทขรขระเมอเทยบกบ PLA

บรสทธ โดยเมอพจารณาในสวนของชนงานทมการเตม CNF จะเหนวาทปรมาณการเตม CNF 1wt.%

และ 3wt.% นนพนผวของชนงานมลกษณะทคลายกนมาก ในขณะทชนงานทมการเตม CNF 5wt.%

พบวาพนผวของชนงานมความขรขระมากกวาอยางเหนไดชด ส าหรบการทดสอบสมบตเชงกลพบวา

คอมโพสตทมการเตม CNF จะมคา Tensile modulus และ Tensile strength เพมขนตามปรมาณ

การเตมเสนใย โดยชนงานทมการเตม CNF 5wt.% จะมคา Tensile modulus และ Tensile

strength มากทสดและเมอเทยบกบ PLA บรสทธพบวาคา Tensile modulus เพมขนจาก 2.9 GPa

ไปเปน 3.6 GPa และ Tensile strength เพมขนจาก 58 MPa ไปเปน 71 MPa

23

จากงานวจยของ M. Luddee และคณะ [19] ท าการศกษาอทธพลของขนาดอนภาคของ

แบคทเรยเซลลโลส (BC) ทใชเปนสารเสรมแรงใหกบ Polylactic acid (PLA) โดยในการทดสอบเตม

อนภาคของแบคทเรยเซลลโลส ในปรมาณคงทท 5 phr. และเปลยนแปลงขนาดอนภาคของแบคทเรย

เซลลโลสใหมขนาดทตางกน ไดแก < 90, 106-125, 150-180 และ 180-250 µm ผลทไดจากการ

ทดสอบสมบตเชงความรอนของวสดคอมโพสตพบวาการเตมอนภาคของแบคทเรยเซลลโลสนนไมมผล

ตอ Glass transition temperature (Tg) และ Melting temperature (Tm) ของ PLA แตเมอ

พจารณาทอณหภมการสลายตวของฟลม PLA พบวา เมอมการเตมอนภาคของแบคทเรยเซลลโลสจะ

สงผลใหอณหภมการสลายตวของฟลมลดลงเลกนอย

จากงานวจยของ M.G. Martins และคณะ [20] ท าการศกษาวสดไบโอคอมโพสตของ

Thermoplastic starch (TPS) ทเสรมแรงดวยเสนใยจากแบคทเรยเซลลโลส (BC) ทไดจากการ

สงเคราะหจากแบคทเรยชนด Acetobacter xylinum เทยบกบ Thermoplastic starch ทเสรมแรง

ดวยเสนใยเซลลโลสจากพช ส าหรบการเตรยมชนงานนนจะใช Glycerol เปนพลาตไซเซอร และม

การเตมเสนใยเปนสารเสรมแรงในปรมาณ 1 % และ 5 % w/w แลวขนรปเปนฟลม จากนนน าไป

ศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM พบวา ชนงานทมการเตมเสนใยจากแบคทเรย

เซลลโลส ซงเปนเสนใยในระดบนาโนจะมการกระจายตวของเสนใยในชนงานไดดกวาและไมเกดการ

เกาะกลมกนของเสนใยเมอเทยบกบชนงานทมการเตมเสนใยเซลลโลสจากพช ซงเปนเสนใยในระดบ

ไมโคร ในปรมาณการเตมเสนใยทเทากน จากนนเมอท าการทดสอบสมบตเชงกลพบวา คา Young’s

modulus และ Tensile strength ของชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใยทงสองชนดจะมคาสงกวา

เมอเทยบกบ Thermoplastic starch ทไมมการเสรมแรงดวยเสนใย และเมอพจารณาระหวาง

ชนงานทมการเตมเสนใยพบวาคา Young’s modulus และ Tensile strength จะเพมขนเมอเพม

ปรมาณการเตมเสนใย ในสวนของชนงานทมการเตมเสนใยในปรมาณทเทากน ชนงานทมการ

เสรมแรงดวยเสนใยจากแบคทเรยเซลลโลส จะมคา Young’s modulus และ Tensile strength ท

สงกวาชนจากทเสรมแรงดวยเสนใยเซลลโลสจากพช ตอมาเมอพจารณาทคา Elongation at break

พบวา Thermoplastic starch ทไมมการเสรมแรงดวยเสนใย มคา Elongation at break สงทสด

ในขณะทชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใยมคา Elongation at break ทลดลงตามปรมาณการเตม

เสนใยทมากขน โดยทปรมาณการเตมเสนใยทเทากนพบวา ชนงานทเสรมแรงดวยเสนใยจาก

แบคทเรยเซลลโลส จะมคา Elongation at break ทต ากวาชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใย

เซลลโลสจากพช ในสวนของการทดสอบการสลายตวทางความรอนโดยใชเทคนค TGA พบวาชนงาน

24

ทมการเสรมแรงดวยเสนใยทงสองชนดมเสถยรภาพทางความรอนทเพมขนเมอเทยบกบชนงานทไมได

เสรมแรงดวยเสนใย

จากงานวจยของ H. Peltola และคณะ [21] ท าการศกษาผลของการเตมเสนใยไมและผงไม

เปนสารเสรมแรงใน Poly(lactic acid) และ Polypropylene โดยการขนรปดวย Melt processing

ซงในงานวจยนจะท าการเปรยบเทยบผลของการใชเสนใยไมเปนสารเสรมแรงกบการใชผงไมเปนสาร

เสรมแรง ซงผงไมและเสนใยไมนนจะท าการศกษาลกษณะตางๆกอนทจะขนรปและหลงจากการขน

รปแลว โดยในการขนรปนนจะท าการผสมพอลเมอรกบเสนใยดวยเครอง Extrusion molding แลว

ขนรปชนงานดวยเครอง Injection molding จากนนจงน าชนงานไปท าการทดสอบสมบตตางๆ เมอ

เปรยบเทยบสมบตเชงกลและเชงความรอนของชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใยไมและผงไมพบวา

ชนงานทมการเสรมแรงดวยเสนใยไมจะมสมบตทดกวาชนงานทเสรมแรงดวยผงไม ดงนนเสนใยไมจง

ท าหนาทเปนสารเสรมแรงไดดกวาผงไม

จากงานวจยของ N. Soykeabkaew และคณะ [22] ศกษาผลของขนาดและปรมาณการ

เสรมแรงดวยเสนใยระดบไมโครและนาโนทมตอสมบตของฟลมแปง โดยเสนใยระดบไมโครนนเตรยม

จากเสนใยปอกระเจา ในขณะทเสนใยระดบนาโนนนไดมาจากแบคทเรยเซลลโลส โดยฟลมตวอยาง

นนจะมการเตมเสนในปรมาณ 10 20 30 40 50 60 และ 70 %w/w จากนนศกษาลกษณะทาง

สณฐานวทยาดวยเทคนค SEM พบวาเสนใยทไดจากแบคทเรยเซลลโลส มขนาดทเลกกวาเสนใยจาก

ปอกระเจา นอกจากนเสนใยจากแบคทเรยเซลลโลส ยงมลกษณะเปน Continuous network อก

ดวย จากนนเมอพจารณา Fractured surface ของชนงานพบวา แปงและเสนใยจากแบคทเรย

เซลลโลส นนมความสามารถในการยดเกาะกนไดดเนองจากบนเสนใยท Pulled-out ออกมานนม

แปงตดอย นอกจากนจาก SEM ยงแสดงใหเหนถงการกระจายตวทดของเสนใยในเนอ เมทรกซดวย

ในสวนของการทดสอบสมบตเชงกลพบวา ฟลมแปงทมการเสรมแรงดวยเสนใยทงสองชนดจะมคา

Young’s modulus และ Tensile strength สงกวาฟลมแปงทไมไดมการเสรมแรงดวยเสนใย โดย

ฟลมทเสรมแรงดวยเสนใยจากแบคทเรยเซลลโลส จะมคา Young’s modulus และ Tensile

strength ทสงกวาฟลมทมการเสรมแรงดวยเสนใยจากปอกระเจา ตอมาเมอพจารณาทคา

Elongation at break พบวาฟลมแปงทไมไดเสรมแรงดวยเสนใยจะมคา Elongation at break ทสง

ทสด สวนฟลมทมการเสรมแรงดวยเสนใยทงสองชนดพบวาฟลมทมการเสรมแรงดวยเสนใยจากปอ

กระเจาจะมคา Elongation at break มากกวาฟลมทเสรมแรงดวยเสนใยจากแบคทเรยเซลลโลส ใน

25

สวนของเสถยรภาพทางความรอนซงทดสอบดวยเทคนค TGA พบวา ฟลมทมการเสรมแรงดวยเสนใย

จะมเสถยรภาพทางความรอนทสงกวาฟลมแปงทไมไดเสรมแรงดวยเสนใย

จากงานวจยของ M.J. Cho และคณะ [23] ศกษาสมบตเชงกลและเชงความรอนของ

Poly(vinyl alcohol) ทมการเสรมแรงดวย Nanocellulose ทไดจากการน าเสนใยฝายมาผานการ

ท า Isolation จากการเกดปฏกรยาไฮโดรไลซสดวยกรดซลฟวรกในปรมาณ 1 3 5 และ 7 wt.% จาก

การศกษาสมบตเชงกลของฟลมตวอยางทมการเสรมแรงดวยเสนใย Nanocellulose พบวาคา

Tensile modulus และ Tensile strength จะเพมขนตามปรมาณการเตมเสนใย จากนนเมอเพม

ปรมาณการเตมเสนใยเปน 7wt.% จะพบวาคา Tensile modulus และ Tensile strength กลบม

คาทลดลง ตอมาเมอพจารณาเสถยรภาพทางความรอนพบวา เสถยรภาพทางความรอนของฟลมนน

จะเพมขนตามปรมาณการเตมเสนใย Nanocellulose

จากงานวจยของ P.J. Jandas และคณะ [24] ท าการศกษาไบโอคอมโพสตของ Poly(lactic

acid) (PLA) / เสนใยกลวย (BF) โดยขนรปชนงานดวยเครอง Compression molding ซงมการเตม

เสนใยกลวยในปรมาณ 10 20 30 และ 40 wt.% และพบวาการเตมเสนใยกลวยในปรมาณ 30 wt.%

ส ง ผ ล ให ค อ ม พ อ ส ต ม ส ม บ ต ด ท ส ด จ ง เล อ ก ก า ร เต ม 3 0 wt.% ม า ใช ใน ส ว น ต อ ไป

โดยในสวนตอมาจะมการปรบปรงพนผวของเสนใยซงพนผวของเสนใยกลวยนนจะถกปรบปรงดวย

โซเดยมไฮดรอกไซดและใชไซเลนเปนตวเชอมประสานเพอปรบปรงความเขากนไดระหวางเสนใยกบ

พ อ ล เม อ ร เม ท ร ก ซ โด ย ใน งาน ว จ ย น จ ะ ม ก า ร ใช Silane coupling agent 2 ช น ด ค อ

3-aminopropyltriethoxysilane (APS) และ bis-(3-triethoxy silylpropyl) tetrasulfane (Si69)

เมอท าการทดสอบสมบตเชงกลพบวาไบโอคอมโพสตทมการเตมเสนใยกลวยทผานการปรบปรงผว

ดวย Si69 จะมคา Tensite strength เพมขน 136% และคา Impact strength เพมขน 49% เมอ

เทยบกบไบโอคอมโพสตทเตมเสนใยกลวยทไมไดผานการปรบปรงผวดวยไซเลน ส าหรบสมบตทาง

ความรอนของวสดคอมโพสตนนถกท าการทดสอบดวยเทคนค DSC และ TGA โดยจาก DSC

thermogam แสดงใหเหนวาวสดคอมโพสตม Melting transition ทเพมขนซงเปนผลจากการทเสน

ใยและเมทรกซมความสามารถในการยดเกาะกนไดดนนเอง ในสวนของเสถยรภาพทางความรอนนน

จะมคาสงขนในกรณทเสนใยกลวยทเตมลงในพอลเมอรผานการปรบปรงผวดวย Si69

26

บทท 3

แนวทางและขนตอนการวจย

3.1 แผนการด าเนนงานวจย

งานวจยนแบงการศกษาออกเปน 3 สวน ไดแก

สวนท 1 ศกษาชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบต

ตางๆของวสดคอมโพสต

สวนท 2 ศกษาอทธพลของปรมาณ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรย

เซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

สวนท 3 ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของอนภาคแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของ

วสดคอมโพสต

3.2 วตถดบ (Materials)

3.2.1 Poly(lactic acid) (PLA) injection molding grade 3051D จากบรษท บ ซ

โพลเมอรส มารเกตตง จ ากด

3.2.2 โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) (commercial grade) ความบรสทธ 95% จาก

หางหนสวน เบทเทอร เคม ซพพลาย จ ากด

3.2.3 สารเชอมประสานชนด 3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APDES) ทม

ความบรสทธ 97% จากบรษท Sigma-Aldrich มสตรเคมเปน C8H21NO2Si น าหนก

โมเลกล 191.34 g/mol ความหนาแนน 0.916 g/ml โดยโครงสรางทางเคมแสดงดง

รปท 9

รปท 9 โครงสรางของ APDES [4]

27

3.2.4 สารเชอมประสานชนด bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69) ความ

บรสทธมากกวา 90% จากบรษท Sigma-Aldrich มสตรเคม C18H42O6S4Si2 น าหนก

โมเลกล 538.95 g/mol ความหนาแนน 1.08 g/ml โดยโครงสรางทางเคมแสดงดง

รปท 10

รปท 10 โครงสรางของ Si69 [25]

3.2.5 Dichloromethane ความบรสทธ 99.5% มสตรเคมเปน CH2Cl2 จากบรษท

RCI Labscan

3.2.6 น ามะพราว

3.2.7 แอมโมเนยม ซลเฟต (Ammonium sulfate) จากบรษท RCI Labscan

3.2.8 หวเชอ Acetobacter xylinum จากสถาบนคนควาและพฒนาผลตภณฑอาหาร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

3.2.9 น าตาลทราย

3.2.10 กรดอะซตก (Glacial acetic acid, 99.7%) จากบรษท RCI Labscan

3.2.11 เอทานอล (C2H5OH) ความบรสทธ 95% น าหนกโมเลกล 46.07 g/mol จากบรษท

RCI Labscan Limited

3.2.12 โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) (commercial grade) ความบรสทธ 95% จาก

หางหนสวน เบทเทอร เคม ซพพลาย จ ากด

3.2.13 น ากลนทผานกระบวนการ Reverse osmosis จากโรงผลตน าดมศลปากร

มหาวทยาลยศลปากร วทยาเขตพระราชวงสนามจนทร

3.3 เครองมอทใชในงานวจย

3.3.1 ตอบความรอน (Hot air oven, Binder: Series: R3-controller, Germany)

3.3.2 เครองโฮโมจไนเซอร (Homogenizer, Daihan, WiseTis HG-15D, South Korea)

28

3.3.3 เครอง Mechanical stirrer (RW20 digital, IKA)

3.3.4 เครอง pH meter (CyberScan 1000, Eutech Cybernetics, Singapore)

3.3.5 เครองกวนสารละลายพรอมเตาใหความรอน (Hotplate and magnetic stirrer,

IKA: C-MAG HS7, Germany)

3.3.6 เครองชงความละเอยดสง (Analytical balance, Sartorius: BL210S, Germany)

3.3.7 เครองชงน าหนก (TE214S และ 1502S, Sartorius, Germany)

3.3.8 Chamber ควบคมความชนสมพทธดวยเกลอแมกนเซยมไนเตรต

3.3.9 เครอง Universal testing instrument (Instron: model 5965, USA)

3.3.10 กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (Scanning electron microscope,

TM3030, S-3400N Type II, Hitachi, Japan)

3.3.11 เครอง Thermogravimetry analyzer (TGA) (TGA 7, Perkin-Elmer, USA)

3.3.12 เครอง Differential scanning calorimeter (DSC) (DSC 1, Mettler

Toledo,Switzerland)

3.3.13 เครอง Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR) (Vertex70,

Bruker Optic, Germany)

3.3.14 เครอง Pendulum impact tester (B5102.202 4 J, Swick, Australia)

3.3.15 เครอง Injection molding (BA 250 CDC, Battenfeld Technologies,

Germany)

3.4 ดชนอกษรยอ

เนองจากงานวจยมการศกษาหลายอยางทงศกษาชนดของ Silane coupling agent และ

ปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต การศกษาอทธพลของปรมาณ

Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสด

คอมโพสต ดงนนเพอใหเขาใจถงความหมายจงขอแสดงรายละเอยดเกยวกบอกษรยอแทนชนดของพอ

ลเมอรคอมโพสตชนดตางๆทใชในงานวจยน ดงน

29

PLA หมายถง Poly(lactic acid)

BC หมายถง แบคทเรยเซลลโลส

Si หมายถง สารเชอมประสานชนด bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69)

APD หมายถง สารเชอมประสานชนด 3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APDES)

SiBC หมายถง แบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงดวยสารเชอมประสานชนด Si69

APDBC หมายถง แบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงดวยสารเชอมประสานชนด APDES

PLA / xSiBC (y)

x หมายถง ปรมาณแบคทเรยเซลลโลส (w/w) เมอเทยบกบปรมาณ PLA

y หมายถง ปรมาณไซเลน (w/w) เมอเทยบกบปรมาณแบคทเรยเซลลโลส

3.5 วธการด าเนนงานวจย

3.5.1 ศกษาชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทม

ตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

3.5.1.1 การเตรยมแบคทเรยเซลลโลส

3.5.1.1.1 การเตรยมหวเชอ

น าน ามะพราว 300 มลลลตร เตมน าตาล 0.5% w/v จากนนใหความรอน 121 oC

เพอฆาเชอเปนเวลา 15 นาท จากนนน ามาหลอน าเยนแลวเทบรรจลงในขวดแกว จากนนเตมเชอ

Acetobacter xylinum 10% v/v ปดจกส าลและตามดวยฟลอยด บมทงไวทอณหภม 28-30 oC

เปนเวลา 2 วน จนเกดเปนแผนวนเยอบางๆ ซงแสดงใหเหนวาเชอ Acetobacter xylinum ทน ามา

ตอเชอสามารถใชเปนหวเชอในการเตรยมแผนแบคทเรยเซลลโลสในขนตอไปได

3.5.1.1.2 วธการเตรยมแผนเซลลโลส

น าน ามะพราว 10 ลตร มาตมจนเดอด 15 นาท จากนนน ามาหลอเยน แลวเตม

กรดอะซตก 1%v/v , น าตาล 5 % w/v , แอมโมเนยมซลเฟต 0.5 % w/v แลวเตมหวเชอ

Acetobacter xylinum ทไดจากการตอเชอในขนท 3.5.1.1.1 ปรมาณ 10% v/v แลวเทลงถาด

สะอาด ทงไว 2-3 วน จะไดเซลลโลสเปนแผนหลงจากนนน าแผนเซลลโลสทไดไปตมในสารละลาย

30

โซเดยมไฮดรอกไซด 0.5 M เปนเวลา 30 นาท แลวลางดวยน าสะอาดจนแผนเซลลโลสม pH เปน

กลาง

3.5.1.1.3 การเตรยมแบคทเรยเซลลโลส

น าแผนเซลลโลสทไดมาเตมน าแลวปนดวยเครองปนน าผลไมจนไดลกษณะเปนสาร

แขวนลอย จากนนท าการกรองเพอเอาแตแบคทเรยเซลลโลส ผงลมเปนเวลา 2 ชวโมง เพอระเหยน า

ออกบางสวน

3.5.1.1.4 การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Silane coupling agent

3.5.1.1.4.1 เตรยมสารละลาย bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfane (Si69)

หรอ 3-Aminopropyl(diethoxy)methylsilane (APDES) ความเขมขน 5 % โดยน าหนก

เมอเทยบกบปรมาณแบคทเรยเซลลโลส โดยท าการละลาย Si69 หรอ APDES ลงในสารละลายผสม

ของน า/เอทานอล (40/60 โดยปรมาตร) ใหมอตราสวนของสารละลายผสมตอแบคทเรยเซลลโลส

เปน 60:1 โดยน าหนก

3.5.1.1.4.2 หลงจากนนปรบ pH ของสารละลายใหเปน 4 ดวยกรดอะซตก โดยท า

การกวนดวย Magnetic bar เปนเวลา 1 ชวโมง เพอให Silane เกดปฏกรยา Hydrolysis กลายเปน

Silanol

3.5.1.1.4.3 น าแบคทเรยเซลลโลสแชลงในสารละลายดงกลาวและท าการกวนดวย

เครอง Mechanical stirrer เปนเวลา 3 ชวโมง

3.5.1.1.4.4 ท าการลางแบคทเรยเซลลโลสดวยน ากลน โดยท าการกวนดวยเครอง

Mechanical stirrer เปนเวลา 1 ชวโมง และเปลยนน าอก 1 ครง

3.5.1.1.5 การเตรยมแบคทเรยเซลลโลส

น าสารแขวนลอยแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane coupling agent

ไปผานกระบวนการ Freeze drying เพอท าใหไดเปนแบคทเรยเซลลโลส

3.5.1.2 การเตรยมคอมโพสตระหวาง Poly(lactic acid) กบแบคทเรยเซลลโลส

31

3.5.1.2.1 น าเมด Poly(lactic acid) และแบคทเรยเซลลโลสไปอบทอณหภม

60◦C เปนเวลา 24 ชวโมง จากนนน า PLA 100 กรม ไปละลายใน Dichloromethane 500

มลลลตร

3.5.1.2.2 ท าการผสม PLA กบแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane

ในปรมาณ 1 4 และ 7 % โดยน าหนก ท าการผสมดวยเครองโฮโมจไนเซอรดวยความเรว 7000 rpm

เปนเวลา 10 นาท แลวน ามาเทลงบนถาดกระจก จากนนเมอ Dichloromethane ระเหยหมดจะได

แผนคอมโพสตระหวาง PLA กบแบคทเรยเซลลโลส จากนนน ามาตดเปนสเหลยมเลกๆ แลวน าไปอบ

ทอณหภม 60 °C เปนเวลา 1 ชวโมง และท าการขนรปดวย Injection molding ดวยสภาวะอณหภม

200 °C, ความดน 40 bar และความเรวในการฉด 35 mm/s เพอใหไดชนงานส าหรบทดสอบตาม

มาตรฐานการทดสอบตอไป

3.5.1.3 การพสจนเอกลกษณและสมบตของวสดคอมพอสตทได

3.5.1.3.1 การพสจนเอกลกษณดวยเทคนค Fourier transform infrared

spectroscopy (FTIR)

น าแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane coupling agent ทง 2 ชนด มา

ท าการอดเพอเตรยมตวอยางแบบ KBr disc จากนนน าไปใสในเครอง Bruker Optic, Vertex70 โดย

ใชโหมดTransmittance ในการทดสอบมคาเลขคลนอยในชวง 4,000 – 400 cm-1

3.5.1.3.2 การศกษาโครงสรางทางสณฐานวทยาของชนงานดวย SEM

น าชนงานส าหรบทดสอบการไปบากและน ามาแชในไนโตรเจนเหลวเปนเวลา 5 นาท

จากนนน ามารบแรงกระแทกแบบ Izod ดวยเครอง Pendulum impact tester แลวน าชนงานไป

เคลอบทองค า จากนนทดสอบดวยเครอง Scanning electron microscope (SEM)

3.5.1.3.3 การทดสอบสมบตเชงกล (Mechanical properties)

3.5.1.3.3.1 การศกษาสมบตการดงยด (Tensile testing)

น าชนงานรป Dog bone ทเตรยมขนจ านวนอยางนอย 10 ชนมาทดสอบการ

ตานทานตอการดงยดตามมาตรฐาน ASTM D-638 ทอตราเรวในการดง 50 มลลเมตรตอนาท ใช

Load cell ขนาด 50 กโลนวตน ดวยเครอง Universal testing machine โดยมการวดความหนา

32

และความกวางของชนงานทดสอบทบรเวณ Gauge length อยางละ 3 จด แลวหาคาเฉลย เพอใช

เปนขอมลในการทดสอบการดงยด

3.5.1.3.3.2 การศกษาสมบตการรบแรงกระแทก (Impact testing)

น าชนงานขนาดกวาง 12.7 mm. ยาว 64 mm. หนา 3.2 mm. มาท าการทดสอบ

การรบแรงกระแทกแบบ Izod โดยท าการวดขนาดชนงานกอนการทดสอบดวยเวอรเนยคาลปเปอร 2

ต าแหนงแลวเฉลย จากนนบากชนงานดวยเครองท ารอยบาก (specimen notching machine) แลว

ท าการทดสอบดวยเครอง Impact tester ตามมาตรฐาน ASTM D-256 สามารถค านวณความทน

ทางตอแรงกระแทก (impact strength) จากสมการตอไปน

ความทนทานตอแรงกระแทก(𝑘𝐽

𝑚2) = พลงงานทใชในการท าใหวสดแตกหก (𝑘𝐽)

พนทในการรบแรง (𝑚2)

3.5.1.3.4 การศกษาสมบตทางความรอน (Thermal properties)

3.5.1.3.4.1 การศกษาการเปลยนแปลงทางความรอนและปรมาณผลก

ทดสอบชนงานดวยเครอง Differential Scanning Calorimeter (DSC) ท าการ

ทดสอบในสภาวะไนโตรเจน อตราการใหความรอน 10 °C/min อณหภม 25-200 °C

3.5.1.3.4.2 การศกษาความเสถยรทางความรอน

ทดสอบชนงานดวยเครอง Thermal Gravimetric Analyzer (TGA) ภายใตสภาวะ

บรรยากาศไนโตรเจน ในชวงอณหภม 50 ถง 600 °C และมอตราการใหความรอน 10 °C/min

3.5.1.3.5 การศกษาการดดซมน าของชนงาน

น าชนงานขนาดกวาง 12.7 mm. ยาว 64 mm. หนา 3.2 mm จ านวน 5 ชน

อบชนงานทอณหภม 50°C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวปลอยใหชนงานเยนตวในเดซเคเตอร ชงน าหนก

ชนงานกอนน าไปทดสอบการดดซมน า โดยวางแชในน ากลนทอณหภมหอง เมอถงเวลาทก าหนดน า

ชนงานตวอยางออกมาปาดน าสวนเกนบรเวณผวชนงานดวยกระดาษกรองกอนชงน าหนก จากนนน า

ชนงานกลบไปแชน ากลนอกครงเพอใหครบระยะเวลา จนกระทงชนงานมการดดซมน าจนเขาสสมดล

โดยเปอรเซนตของน าหนกทเพมขน (Mt) สามารถค านวณจากสมการตอไปน

33

M𝑡(%) = W𝑊 − 𝑊𝑑

𝑊𝑑× 100

เมอ Wd คอน าหนกเรมตนของวสด และ Ww คอน าหนกของวสดหลงจากดดซมน าในชวงเวลาใดๆ

3.5.2 ศกษาอทธพลของปรมาณ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผว

แบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตตางๆของวสดคอมโพสต

ในสวนนเปนการเปรยบเทยบปรมาณของ Silane coupling agent ทใชส าหรบปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลส โดยท าการเลอกชนดของไซเลนและปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทสงผลใหคอมโพสตมสมบตทดทสดจาก 3.5.1 แลวน ามาท าการเปรยบเทยบปรมาณของไซเลนทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท 1 3 และ 5 % โดยน าหนก ส าหรบการเตรยมชนงานจะมขนตอนเหมอนกบ 3.5.1 จากนนท าการพสจนเอกลกษณของเสนใยดวยเทคนค FTIR ศกษาสมบตเชงกล สมบตเชงความรอน ลกษณะทางสณฐานวทยา และการดดซมน าของวสด คอมโพสต

3.5.3 ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสท มตอสมบตตางๆ

ของวสดคอมโพสต

ในสวนนจะเปนการเปรยบเทยบวสดคอมพอสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทผานการ

ปรบปรงพนผวดวย Silane coupling agent โดยเลอกชนดและปรมาณของ Silane coupling

agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลส ทดทสดจากการทดลองกอนหนา มาเปรยบเทยบกบวสด

คอมพอสตทเตมอนภาคแบคทเรยเซลลโลสทไมไดผานการปรบปรงพนผว โดยวธการเตรยมวสดคอม

พอสตมขนตอนเหมอนกบในหวขอ 3.5.1และ 3.5.2 จากนนท าการพสจนเอกลกษณของเสนใยดวย

เทคนค FTIR ศกษาสมบตเชงกล สมบตเชงความรอน ลกษณะทางสณฐานวทยา และการดดซมน า

ของวสดคอมโพสต

34

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

งานวจยนไดศกษาสมบตของวสดคอมโพสตจากพอลแลคตคแอซดทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane coupling agent 2 ชนด โดยงานวจยนจะ

แบงออกเปน 3 สวน ดงน

สวนท 1 ศกษาผลของชนด Silane coupling agent และปรมาณแบคทเรยเซลลโลสทมตอ

ลกษณะทางสณฐานวทยา สมบตเชงกล สมบตเชงความรอน และการดดซมน าของวสดคอมโพสต

PLA โดยใช Si69 และ APDES ปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส และใชแบคทเรย

เซลลโลสปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนกของพอลแลคตคแอซด

สวนท 2 ศกษาผลของปรมาณ Silane coupling agent ทมตอลกษณะทางสณฐานวทยา

สมบตเชงกล สมบตเชงความรอน และการดดซมน าของวสดคอมโพสต PLA โดยเลอกใช Silane

coupling agent ชนดทดทสดทไดจากสวนท 1 และใชแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทใหผลดทสดใน

สวนท 1 เชนกน โดยใช Silane coupling agent ปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรย

เซลลโลส

สวนท 3 ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวแบคท เรยเซลลโลสเมอเปรยบเทยบกบ

แบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว โดยใชชนดของ Silane coupling agent และปรมาณ

แบคทเรยเซลลโลสทไดผลดทสดในสวนท 1 และปรมาณของ Silane coupling agent ทไดผลดทสด

ในสวนท 2

4.1 ผลของชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลส

สวนท 1 นเปนการศกษาผลของชนดของ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรง

พนผวของแบคทเรยเซลลโลสและปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทมผลตอสมบตเชงกล สมบตเชง

ความรอน และสมบตอนๆ ของวสดคอมโพสต ซง Silane coupling agent ทใชในการปรบปรง

พนผวไดแก Si69 และ APDES โดยเตรยมแบคทเรยเซลลโลสจากแผนเซลลโลสทเตรยมจากน า

มะพราวและเตมสารตางๆ และใช Si69 และ APDES ปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรย

เซลลโลสในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลส โดยน าแบคทเรยเซลลโลสไปแชในสารละลาย

ผสมน า/เอทานอล (40/60 โดยปรมาตร) ทมการเตม Silane coupling agent 5 % โดยน าหนกของ

แบคทเรยเซลลโลส แลวปรบคา pH ใหเปนกลาง และท าการกวนปนดวยเครอง Mechanical stirrer

35

จากนนท าการลางดวยน ากลน หลงจากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทแขวนลอยไปผานกระบวนการ

Freeze drying ดงทอธบายไวในหวขอ 3.5.1.1 จากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวแลวท

ปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนกของ PLA ไปผสมกบ PLA ดวยเครองโฮโมจไนเซอรโดยใช

ไดคลอโรมเทนเปนตวท าละลาย จากนนระเหยไดคลอโรมเทนออกเพอใหไดแผนคอมโพสตดวย

เทคนค Solution casting แลวน าแผนคอมโพสตทไดไปตดเปนชนเลกๆแลวขนรปชนงานดวย

กระบวนการ Injection molding จากนนใชเทคนค FT-IR มาใชในการพสจน เอกลกษณทาง

โครงสรางและหมฟงกชนตางๆ ของแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวแลว และพสจนเอกลกษณ

ของแบคทเรยเซลลโลสและคอมโพสตโดยศกษาสณฐานวทยาและวเคราะหธาตดวยเทคนค SEM และ

EDX ทดสอบสมบตเชงกลโดยใชเทคนค Tensile testing และ Impact testing ทดสอบสมบตทาง

ความรอนโดยใชเทคนค DSC และ TGA และทดสอบการดดซมน าของวสดคอมโพสต

4.1.1 การพสจนเอกลกษณของแบคทเรยเซลลโลสชนดตางๆ โดยใชเทคนค FT-IR

รปท 11 แสดงผลจากการพสจนเอกลกษณดวยเทคนค FT-IR ของแบคทเรยเซลลโลสทยง

ไมไดปรบปรง (BC) (รปท 11(A)) และทผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 (SiBC(5)) (รปท 11(B))

และทผานการปรบปรงพนผวดวย APDES (APDBC(5)) (รปท 11(C)) เมอพจารณาแบคทเรยเซลลโลส

ทยงไมไดปรบปรง ดงภาพ 11(A) พบพคทต าแหนงประมาณ 862 cm-1 ซงเปนต าแหนงของหม C-C

stretching พคทต าแหนง 1,111 cm-1 แสดงถงหม C2-O2H พคทต าแหนง 1,375 cm-1 แสดงถงหม

CH3 asymmetric bending พคทต าแหนง 2,850 – 3,000 cm-1 แสดงถงหม C-H stretching และ

มพคทมลกษณะกวางเกดขนทต าแหนงในชวงประมาณ 3,300 – 3,650 cm-1 ซงแสดงถงหม O-H

stretching เมอพจารณาแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES ท

ปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส ดงแสดงในรปท 12(B) และ 12(C) ตามล าดบซงเปน

การขยาย FT-IR spectra ในชวง 1200 – 700 cm-1 พบวามพคทต าแหนงประมาณ 766 cm-1 ซง

เปนเอกลกษณของหม Si-O และพคทต าแหนง 873 cm-1 ซงมความใกลเคยงกบเอกลกษณของหม

Si-O-Si asymmetric stretching[26] ซงจากตารางท 5 จะพบวาทต าแหนงประมาณ 766 cm-1

และ 873 cm-1 ส าหรบ SiBC(5) จะมคา I766/ I2900 และ I873/ I2900 ทมากกวา APDBC(5) ซงแสดงให

เหนวา SiBC(5) มหม Si-O และ Si-O-Si asymmetric stretching ทมากกวา APDBC(5) นอกจากน

เมอปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 และ APDES แลวยงท าใหพคทต าแหนง 1,111 cm-1

สงเกตไดยากขนแสดงใหเหนวาหม C2-O2H ยดเหนยวกนนอยลง ซงลกษณะของพคทง 3 ต าแหนงน

เปนการยนยนไดวาแบคทเรยเซลลโลสเกดการปรบปรงพนผวดวย APDES และ Si69 แลว [27]

36

รปท 11 FT-IR spectra ของ (A) BC (B) SiBC(5) และ (C) APDBC(5)

รปท 12 FT-IR spectra ในชวง 1200 – 700 cm-1 ของ (A) BC (B) SiBC(5) และ (C) APDBC(5)

ตารางท 5 Semiquantitative ของแบคทเรยเซลลโลสและแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรง

พนผวดวย Si69(5) และ APDES(5)

Type I766 I873 I2900 I766 / I2900 I873 / I2900

BC 0.17 0.04 0.31 0.55 0.13

SiBC(5) 0.29 0.15 0.15 1.93 1.00 APDBC(5) 0.25 0.12 0.17 1.47 0.71

37

4.1.2 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA

รปท 13 SEM photographs ของ (A) PLA (B) PLA/1SiBC(5) (C) PLA/4SiBC(5)

(D) PLA/7SiBC(5) (E) PLA/1APDBC(5) (F) PLA/4APDBC(5) และ (G)PLA/7APDBC(5)

38

วสดคอมโพสต PLA ทขนรปดวยกระบวนการ Injection molding โดยใชแบคท เรย

เซลลโลสทปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ท

ปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส เพอเสรมแรงใหกบวสดคอมโพสต เมอน าชนงานท

ถกท าใหแตกหกหลงจากจมในไนโตรเจนเหลวไปถายภาพดวยเครอง SEM ทก าลงขยาย 1,000 เทา

สามารถวเคราะหลกษณะสณฐานวทยาไดดงรปท 13 จากรปท 13(A) เปนภาพ SEM แสดง

ภาคตดขวางของ PLA ซงพบวาพนผวทแตกหกจะมความเรยบและสม าเสมอเปนเนอเดยวกน แตเมอ

มการเตมแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณตางๆ พบวาจะท า

ใหเกดความขรขระบนภาคตดขวางของวสดคอมโพสต โดยเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณ 1

และ 4% โดยน าหนกของ PLA ดงแสดงในรปท 13(B C E และ F) จะเหนความขรขระบน

ภาคตดขวางเพมมากขนตามปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลส โดยพบชองวางระหวางสองเฟส

(void) นอยมากแสดงใหเหนวามการยดตดกนดระหวาง 2 เฟสซงแสดงใหเหนถงความเขากนได และ

มลกษณะการแตกหกทแบคทเรยเซลลโลส แสดงวาการยดตดระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบพอลเมอร

ด แตจากรปท 13(D และ G) ทปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลส 7% โดยน าหนกของ PLA พบวาม

ชองวางเพมขน ชองวางทเกดขนอาจเนองมาจากปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสทเพมมากขนท าให

เกดการเกาะกลมกน เมอเปรยบเทยบกนระหวางการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69

และ APDES แลวพบวาลกษณะสณฐานวทยาของคอมโพสตทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลสทมการ

ปรบปรงพนผวดวย Si69 ยดเหนยวกบ PLA ไดดกวาการใช APDES ซงสงเกตไดจากขนาดและ

ปรมาณชองวางระหวางสองเฟสทเกดขนดงรปท 13(F และ G) ซงจะมชองวางระหวางสองเฟส

มากกวารปท 13(C และ D) [28]

ตารางท 6 ปรมาณของธาต Si (at.%) ของแบคทเรยเซลลโลสทยงไมไดปรบปรงพนผวและทปรบปรง

พนผวดวย Si69 และ APDES

Sample Si contents (at.%)

BC 0.01

SiBC(5) 0.30

APDBC(5) 0.21

39

จากการทดสอบดวยเทคนค EDX ดงแสดงในตารางท 6 พบวาปรมาณธาต Si ของแบคทเรย

เซลลโลสทยงไมไดปรบปรงมคา 0.01 at.% ในขณะทปรมาณของธาต Si ของแบคทเรยเซลลโลสเมอ

ใช Si69 และ APDES ปรบปรงพนแบคทเรยเซลลโลสมคาเปน 0.30 และ 0.21 at.% ตามล าดบ ซง

การใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสนนมปรมาณ Si มากกวาการใช APDES

เนองจากสตรโครงสรางของ Si69 มจ านวนอะตอมของ Si มากกวา APDES ดงแสดงในรปท 9 และ

10 ซงจากผลการทดสอบดวยเทคนค EDX นแสดงใหเหนวาการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของ

แบคทเรยเซลลโลสนนท าใหแบคทเรยเซลลโลสยดตดกบ PLA ไดดกวา APDES เนองจากจ านวน

อะตอมของ Si มากกวาซงเปน Si ทมาจากพนธะ Si-O-Si ทมากกวาจงท าใหมหมทเกดการเชอม

ประสานทมากกวา ซงการเชอมประสานมากกจะแสดงถงการยดเหนยวกนระหวางแบคทเรยเซลลโลส

กบ PLA ทดขน ซงสอดคลองกบรปท 13 ทเปนผลทไดจากการศกษาลกษณะสณฐานวทยาดวย

เทคนค SEM [29]

4.1.3 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA

รปท 14 DSC thermograms ของ (A) PLA (B) PLA/1SiBC(5) (C) PLA/4SiBC(5)

(D) PLA/7SiBC(5) (E) PLA/1APDBC(5) (F) PLA/4APDBC(5) และ (G) PLA/7APDBC(5)

40

จากรปท 14 และตารางท 7 ซงเปน DSC thermogram และตารางสรปเอกลกษณทาง

ความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสทปรมาณตางๆ ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES พบวา Tg ของวสด

คอมโพสตแทบจะไมมการเปลยนแปลงเมอเทยบกบ PLA สวนคา Tcc ของวสดคอมโพสตจะมคาลดลง

เลกนอยตามปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลส ทงนการลดลงของคา Tcc จะมากหรอนอยนนจะ

ขนอยกบแรงยดเหนยวระหวางเฟส ซงจากรปท 13 ซงเปนผลการทดสอบ SEM พบวาแรงยดเหนยว

ระหวางเฟสของวสดคอมโพสต PLA/APDBC นนไมดนกเมอเทยบกบ PLA/SiBC เพราะมชองวาง

เกดขนระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA จงท าใหคา Tcc ลดลงเพยงเลกนอยเทานน แตกตางจาก

คา Tcc ของวสดคอมโพสต PLA/SiBC ทลดลงมากกวา เพราะเกดความเขากนไดระหวางเฟสของ

แบคทเรยเซลลโลสและ PLA ทดกวาซงเปนไปไดวาเกดจากการเหนยวน าสายโซพอลเมอรใหเกดเปน

ผลกตามแนวตงฉากกบแบคทเรยเซลลโลส (transcrystallization) [19] ส าหรบการเพมปรมาณ

แบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคา Tcc ลดลง เนองจากสามารถท าใหเกดผลกไดเรวขนเพราะแบคทเรย

เซลลโลสอาจเหนยวน าใหเกดผลก [30]

ตารางท 7 เอกลกษณทางความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLAและ PLA ทมการเสรมแรง

ดวยแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณตางๆ ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES

Sample Tg ( C ) Tcc ( C ) Tm1 ( C ) Tm2 ( C ) Crystallinity (%)

PLA 63.13 114.63 151.40 157.92 32.27

PLA/1SiBC(5) 64.67 112.77 150.59 157.93 32.86

PLA/4SiBC(5) 63.65 109.75 150.25 157.60 33.78

PLA/7SiBC(5) 62.13 109.25 150.24 158.27 35.59 PLA/1APDBC(5) 63.11 113.78 151.08 157.60 32.55

PLA/4APDBC(5) 64.40 112.44 151.42 157.60 33.25

PLA/7APDBC(5) 62.83 112.41 151.09 157.94 35.14

เมอพจารณาคา Tm1 ของ PLA และวสดคอมโพสตพบวาคา Tm1 ของวสดคอมโพสตแทบจะ

ไมเปลยนแปลงเลยเมอเทยบกบ PLA ซงการเปลยนแปลงของ Tm1 นนเปนผลอนเนองมาจากการ

หลอมของผลกทเกดจากการอบออนภายในกระบวนการใหความรอน ในสวนของคา Tm1 ของวสด

คอมโพสต PLA/APDBC จะมคาลดลงนอยกวา PLA/SiBC เปนผลเนองมาจากแรงยดเหนยวระหวาง

41

เฟสทไมดนก [31] สวนวสดคอมโพสต PLA/SiBC นนจะมแรงยดเหนยวระหวางเฟสทดกวาวสดคอม

โพสต PLA/APDBC จงท าใหคา Tm1 ลดลงมากกวา สงผลท าใหเกดผลกทมขนาดเลกลงซงสมพนธกบ

คา Tcc ของวสดคอมโพสต PLA/SiBC ทลดลงมากกวาท าใหเกดผลกไดงายขนแตเกดการอบออนท

นอยลง สวน Tm2 ซงเปนอณหภมการหลอมเหลวปกตของผลก PLA จะไมคอยมการเปลยนแปลง

สวนเมอมการเพมปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสกแทบจะไมมผลตอคา Tm1 และ Tm2 ของวสด

คอมโพสต

เมอพจารณาถงปรมาณผลกจากตารางท 7 พบวาเปอรเซนตความเปนผลกของวสดคอมโพ

สตมคามากขนเมอเทยบกบ PLA แตเปอรเซนตความเปนผลกของวสดคอมโพสต PLA/SiBC จะมคา

มากกวา PLA/APDBC เนองจากแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวดวย Si69 นนยดเกาะกบ PLA

ไดดกวาแบคทเรยเซลลโลสทใช APDES ในการปรบปรงพนผว ท าใหมความสามารถในการเหนยวน า

ใหเกดผลกไดงายกวา ซงเปนผลมาจากแรงยดเหนยวระหวางเฟสทดนนเอง [28] เมอท าการพจารณา

ปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสพบวา เมอเตมแบคทเรยเซลลโลสเพมขนจะท าใหเปอรเซนตความ

เปนผลกมแนวโนมเพมขน เนองจากการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสลงไปในวสดคอมโพสตเปน

การเพมความหนาแนนในการเกด Nucleation ซงอาจจะสงผลตอการเกด Transcrystallization

รอบพนผวของแบคทเรยเซลลโลสท าใหเปอรเซนตความเปนผลกเพมมากขน [19]

4.1.4 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA

TGA thermograms ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสท

ปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69

และ APDES ทปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส แสดงดงรปท 15 และในตารางท 8

ซงพบวาวสดคอมโพสตมอณหภมเรมสลายตวทต ากวา PLA เนองจากอณหภมเรมสลายตวของ

แบคทเรยเซลลโลสมคาต ากวา PLA จงท าใหวสดคอมโพสตมอณหภมเรมสลายตวลดลง จากนนเมอ

พจารณาชนดของไซเลนทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสพบวา การใช Si69 ในการ

ปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหวสดคอมโพสตมเสถยรภาพทางความรอนทสงกวา APDES

เนองจากการมอยของ Si ในแบคทเรยเซลลโลส โดย Si69 มจ านวนอะตอมของ Si มากกวา APDES

ซง Si เปนสารอนนทรยทมเสถยรภาพทางความรอนทด นอกจากน Si69 ยงชวยใหเกดแรงยดเหนยว

ระหวางเฟสของ PLA กบแบคทเรยเซลลโลสทดกวา APDES อกดวย [24] เมอพจารณาปรมาณการ

เตมแบคทเรยเซลลโลสพบวา เมอปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสเพมขนจะท าใหเสถยรภาพทางความ

รอนของวสดคอมโพสตลดลงเนองจากแบคทเรยเซลลโลสมเสถยรภาพทางความรอนทต ากวา PLA

42

Temperature (oC)

100 200 300 400 500 600

We

igh

t lo

ss (

%)

0

20

40

60

80

100PLA

BC

SiBC(5)

APDBC(5)

PLA/1SiBC(5)

PLA/4SiBC(5)

PLA/7SiBC(5)

PLA/1APDBC(5)

PLA/4APDBC(5)

PLA/7APDBC(5)

ดงทไดกลาวไปแลวขางตน และเมอสงเกตคาอณหภมการสลายตวทสงสด พบวาการเพมปรมาณ

แบคทเรยเซลลโลสจะท าใหอณหภมการสลายตวทสงทสดลดลงเชนเดยวกนกบคาอณหภมเรม

สลายตว

รปท 15 TGA thermograms ของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 1 4 และ

7% โดยน าหนกของ PLA โดยปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณ 5% โดยน าหนกของ BC

เมอพจารณาเถาของ PLA เทยบกบวสดคอมโพสตพบวาวสดคอมโพสตมปรมาณเถาสงกวา

PLA เนองจากการสลายตวทางความรอนของแบคทเรยเซลลโลสจะเกดการแตกออกของโครงสราง

โม เลกลพอล เมอร (depolymerisation) การขจดน า (dehydration) และเกดการสลายต ว

(decomposition) ของหนวยไกลโคซล (glycosyl units) ตามดวยการเกดเถา [32] เมอพจารณา

ชนดของไซเลนทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสนน พบวาปรมาณเถามคาทใกลเคยง

กนเพราะปรมาณแบคทเรยเซลลโลสทเตมลงไปมปรมาณเทากน แสดงใหเหนวาชนดของไซเลนทใชใน

การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสไมสงผลตอปรมาณเถาทเหลออยของวสดคอมโพสต แตเมอ

เปรยบเทยบจากปรมาณแบคทเรยเซลลโลสพบวาการเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณมากขนกจะท า

ใหเถาของวสดคอมโพสตมคาเพมมากขน

43

ตารางท 8 เสถยรภาพทางความรอนทไดจากการทดสอบ TGA ของ PLA และ PLA ทมการเตม

แบคทเรยเซลลโลสทปรมาณตางๆ ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES

4.1.5 สมบตเชงกล

4.1.5.1 การทดสอบการกระแทก (Impact testing)

รปท 16 สมบตความตานทานตอแรงกระแทกของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลส

ปรมาณ 1 4 และ 7% โดยน าหนกของ PLA ทปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณ 5% โดย

น าหนกของ BC

Sample Tonset ( C ) Td ( C ) Residue (wt%)

PLA 279.48 335.58 0.42

BC 221.95 341.91 6.68 SiBC(5) 263.10 350.50 6.70

APDBC(5) 246.37 346.81 4.55 PLA/1SiBC(5) 285.31 351.72 0.55

PLA/4SiBC(5) 279.62 350.51 0.75

PLA/7SiBC(5) 252.14 340.26 0.91 PLA/1APDBC(5) 281.67 350.95 0.55

PLA/4APDBC(5) 277.15 331.52 0.72

PLA/7APDBC(5) 231.94 330.61 0.81

44

พจารณาความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตจากรปท 16 พบวาความตานทาน

ตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย

Si69 และ APDES จะมคาลดลงเมอเทยบกบ PLA ทงนสามารถอธบายไดวา แบคทเรยเซลลโลสจะ

เปนจดเรมตนของการแตกหกของวสดคอมโพสต ซงอาจเกดจากแบคทเรยเซลลโลสเกดการรวมกลม

กน ซงเปนการเพมพนทในการเกดจดรวมแรงเคน (stress concentrator) สงผลใหพลงงานเพยง

เลกนอยกอาจกอใหเกดการแตกหกได [33] นอกจากนวสดคอมโพสตมความตานทานตอแรงกระแทก

ทนอยกวา PLA เนองจากการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปท าใหเปอรเซนตความเปนผลกเพมขนสงผล

ใหความเหนยว (toughness) ของวสดคอมโพสตมคาลดลง เปนผลใหความตานทานตอแรงกระแทก

มคาลดลงดวย [28] และเมอท าการเปรยบเทยบชนดของไซเลนทใชในการปรบปรงผวของแบคทเรย

เซลลโลส พบวา PLA/SiBC จะมคาความตานทานตอแรงกระแทกทดกวา PLA/APDBC ซงแสดงให

เหนถงการยดเหนยวระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสและ PLA ทดกวาท าใหสามารถชวยรบแรง

กระแทกไดด จงกลาวไดวาการใช Si69 ในการปรบปรงผวของแบคทเรยเซลลโลสท าใหวสดคอมโพสต

มความสามารถในการรบแรงกระแทกไดดกวาการใช APDES ในการปรบปรงพนผว

ส าหรบปรมาณในการเตมแบคทเรยเซลลโลสทตางกนในวสดคอมโพสตนน พบวาการเพม

ปรมาณแบคทเรยเซลลโลสท าใหความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตลดลง ทงนสามารถ

อธบายผลการทดสอบไดวา การเตมแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหเปอรเซนตความเปนผลกเพมขนสงผล

ใหความเหนยว (toughness) ของวสดคอมโพสตมคาลดลงเปนผลใหความตานทานตอแรงกระแทกม

คาลดลงดวย [28] นอกจากนยงสามารถสงเกตเหนไดจากรปท 13 ซงเปนภาพ SEM ทแสดงเฟสของ

แบคทเรยเซลลโลสและ PLA มความเขากนไดดท าใหม Interfacial adhesion ทดท าใหเกดการ

สงผานแรงไปยงแบคทเรยเซลลโลสไดด [34] อกทงการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปใน PLA จะเปน

จดรวมแรงเคนดงทไดกลาวไปแลวขางตน เมอไดรบแรงกระแทกอยางทนททนใดวสดคอมโพสตจงม

การแตกหกแบบสมบรณ อยางไรกตามการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสไมไดท าใหความตานทาน

ตอแรงกระแทกลดลงมากนก เนองจากการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหมแรงยดเหนยวทด

ระหวางเฟสของ PLA และแบคทเรยเซลลโลส จงมความสามารถในการสงผานแรงทด [28] ซง

PLA/7SiBC(5) มความตานทานตอแรงกระแทก 3.41±0.49 kJ/m2 โดยมความตานทานตอแรง

กระแทกมากกวา PLA/7APDBC(5)

45

4.1.5.2 การทดสอบการดงยด (Tensile testing)

มอดลสของ PLA และคอมโพสตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณตางๆ ดงแสดงในรป

ท 17 พบวา PLA มคามอดลสนอยกวาวสดคอมโพสต ทงน เปนผลเนองมาจากคามอดลสของ

แบคทเรยเซลลโลสมคาประมาณ 78±17 GPa [35] จงมผลท าใหคามอดลสของวสดคอมโพสตมคา

เพมสงขน โดยเมอเปรยบเทยบชนดของ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผว

แบคทเรยเซลลโลสพบวา การใช Si69 ในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหคอมโพสตมคา

มอดลสสงกวาการใช APDES ซงสอดคลองกบผลจากการทดสอบ DSC ทกลาววาปรมาณความเปน

ผลกของ PLA/SiBC มมากกวา PLA/APDBC จงสงผลใหคามอดลสของ PLA/SiBC สงกวา ทงน

เนองจากแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวจะเปนการเพมพนธะไฮโดรเจนแกระบบท าให

ประพฤตตวเปน Nucleating site ทดในการกอตวของนวเคลยสของผลก PLA [36] ซงการใช Si69

จะเปนการเพมพนธะไฮโดรเจนแกระบบทดมากกวาการใช APDES จงท าให PLA/SiBC มคามอดลสท

มากกวา PLA/APDBC

รปท 17 มอดลสของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 1 4 และ 7% โดย

น าหนกของ PLA ทปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณ 5% โดยน าหนกของ BC

ส าหรบการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคามอดลสเพมสงขน เนองจากแบคทเรย

เซลลโลสมคามอดลสสง ดงนนเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทมากขนจงท าใหคามอดลสของ

คอมโพสตสงขน นอกจากนการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสยงท าใหเปอรเซนตความเปนผลกสงขน

46

ซงสามารถสงเกตไดจากผลการทดสอบ DSC ดงนนการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสจงท าใหคา

มอดลสเพมขน นอกจากนการเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณมากขนอาจท าใหความหนาแนนในการ

เกด nucleation มากขนสงผลตอการเกด Transcrystallization รอบพนผวของแบคทเรยเซลลโลส

สงผลใหเปอรเซนตความเปนผลกเพมขน ท าใหคามอดลสเพมขนดวย [19] โดยคอมโพสตทมมอดลส

สงทสดคอ PLA/7SiBC(5) ซงมมอดลสสงถง 5.45±0.10 MPa ซงสงกวามอดลสของ PLA อยางเหน

ไดชด

รปท 18 ความตานทานตอแรงดงของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 1 4

และ 7% โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณ 5% โดย

น าหนกของ BC

ความตานทานตอแรงดงของ PLA และคอมโพสตดงแสดงในรปท 18 พบวาความตานทาน

ตอแรงดงของ PLA/SiBC มคาสงกวา PLA/APDBC เลกนอย ซงคอมโพสตทงหมดจะมคาสงกวา PLA

เนองจากแรงยดเหนยวระหวางเฟสทดของคอมโพสตท าใหการถายเทแรงไปยงแบคทเรยเซลลโลสซง

เกดขนไดดซงสอดคลองกบรปท 13 โดยสาเหตท PLA/SiBC มคาสงกวา PLA/APDBC เนองจากวา

การใช Si69 ในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสนนท าใหการยดเหนยวระหวางเฟสระหวาง

แบคทเรยเซลลโลสกบ PLA เกดขนไดดกวาการใช APDES

เมอพจารณาปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสพบวาการเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ

1% โดยน าหนกของ PLA ท าใหคาความตานทานตอแรงดงของคอมโพสตสงกวา PLA เพยงเลกนอย

47

เทานน เนองจากปรมาณแบคทเรยเซลลโลสยงไมมากพอทจะท าใหเหนความแตกตางของคาความ

ตานทานตอแรงดงมากนก แตเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 4 และ 7% จะท าใหความแขงแรง

ตอการดงของคอมโพสตสงกวา PLA อยางเหนไดชด เนองจากการใชแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรง

พนผวแลวท าใหเกดความเขากนไดระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA ไดด ท าใหความสามารถใน

การสงผานแรงระหวาง PLA กบแบคทเรยเซลลโลสนนดมากยงขน นอกจากนการเพมปรมาณ

แบคทเรยเซลลโลสยงเปนการเพมพนทผวในการรบแรงท าใหคอมโพสตมความสามารถในการสงผาน

แรงไดดขนจงท าใหคาความตานทานตอแรงดงสงขน โดยคอมโพสตทมความตานทานตอแรงดงสง

ทสดคอ PLA/7SiBC(5) ซงมความตานทานตอแรงดงสงถง 78.04±1.15 MPa โดยมความตานทานตอ

แรงดงสงขนอยางชดเจนเมอเทยบกบ PLA

รปท 19 เปอรเซนตการดงยดของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 1 4 และ

7% โดยน าหนกของ PLA ทปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES ทปรมาณ 5% โดยน าหนกของ BC

เปอรเซนตการดงยดของ PLA และคอมโพสตแสดงดงรปท 19 พบวาวสดคอมโพสตจะมคา

เปอรเซนตการดงยดลดลงเมอเทยบกบ PLA เนองจากการเตมแบคทเรยเซลลโลสเปนการขดขวางการ

เคลอนทผานกนของสายโซพอลเมอรจงท าใหการยดของวสดคอมโพสตเกดขนไดยากกวา PLA เพราะ

เมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปจะเปนจดรวมแรงเคน (stress concentrator) ท าใหเกดการ

แตกหกไดงายขน [33] เมอท าการเปรยบเทยบกนระหวางชนดของไซเลนทใชในการปรบปรงพนผว

ของแบคทเรยเซลลโลสพบวาการใชไซเลนชนด Si69 จะท าใหคอมโพสตมเปอรเซนตการดงยดทสง

กวาการใช APDES เนองมาจากการยดเหนยวระหวางเฟสของ PLA/SiBC ดกวา PLA/APDBC นนเอง

48

Time (Day)

0 5 10 15 20 25 30

Weig

ht ga

in (

%)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

PLA

PLA/1SiBC(5)

PLA/4SiBC(5)

PLA/7SiBC(5)

PLA/1APDBC(5)

PLA/4APDBC(5)

PLA/7APDBC(5)

ส าหรบการเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหวสดคอมโพสตมเปอรเซนตการดงยดมคา

ลดลง เนองจากเมอปรมาณแบคทเรยเซลลโลสเพมขนจะท าใหเกดการขดขวางการเคลอนทของสาย

โซพอลเมอรมากขน นอกจากนการกระจายตวของแบคทเรยเซลลโลสและการมแรงยดเหนยวระหวาง

แบคทเรยเซลลโลสกบ PLA ทดจะยงท าใหการเคลอนทผานกนของสายโซพอลเมอรเกดขนไดยาก

ยงขน จงสงผลใหเปอรเซนการดงยดลดลงเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทมากขนนนเอง [29]

ซง PLA/7SiBC(5) มเปอรเซนตการดงยด 2.19±0.12% โดยมเปอรเซนตการดงยดลดลงอยางมากเมอ

เทยบกบ PLA

4.1.6 การดดซมน าของวสดคอมโพสต

การดดซมน าเปนอกปจจยหนงทส าคญทสงผลตอสมบตทางกายภาพ สมบตเชงกล และ

สมบตทางความรอนของวสดคอมโพสตทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส ดงนนเมอน า PLA ทมการ

เสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลสไปใชงาน จงจ าเปนทจะตองพจารณาถงสมบตทางดานการดดซมน า

ของวสดคอมโพสตดวย โดยการดดซมน าต าๆ จะสามารถน าไปประยกตใชในชนสวนรถยนต บรรจ

ภณฑ และดานอนๆ ไดดมากกวาวสดคอมโพสตทมคาการดดซมน าสง ส าหรบการทดสอบท าไดโดย

การวดน าหนกทเปลยนแปลงไปของวสดคอมโพสตทดดซมน าทแพรผานวสดคอมโพสตในเวลาตางๆ

ทอณหภมหองจนกระทงน าหนกของวสดคอมโพสตคงท

รปท 20 การเปลยนแปลงน าหนกจากการดดซมน าของวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ ทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane coupling agent ชนด

Si69 และ APDES

49

ผลการทดสอบการดดซมน าแสดงดงรปท 20 พบวา PLA บรสทธจะมคาการดดซมน าคงท

แตเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงดวย Si69 และ APDES จะท าใหการดดซมน าเพมขนเลกนอย

ถงแมวาแบคทเรยเซลลโลสจะมหมไฮดรอกซลทมความชอบน า (hydrophilic) ซงเปนผลใหวสดคอม

โพสตมการดดซมน าเพมขน แตแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงผวดวย Si69 และ APDES จะชวย

ใหคอมโพสตมความเปนผลกสงและหมไฮดรอกซลสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบเมทรกซไดอยาง

แขงแรง น าจงแพรผานบรเวณทมผลกไดยากขน ดงนนเมอพจารณาผลของปรมาณการเตมแบคทเรย

เซลลโลสพบวา เมอเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณมากขนจะท าใหการดดซมน า เพมขน ถงแมวา

การเตมแบคทเรยเซลลโลสท าใหมปรมาณผลกสงมากขน สงผลใหบรเวณทเปนอสณฐานของคอมโพ

สตลดลง แตความชอบน า (hydrophilic) ของแบคทเรยเซลลโลสเอาชนะความเปนผลกของวสดคอม

โพสตจงท าใหน าแพรผานไดงายขน [19]

เมอพจารณาชนดของ Silane coupling agent ทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรย

เซลลโลสพบวา การใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคอมโพสตมคาการ

ดดซมน าต ากวาการใช APDES เนองจากการใช Si69 จะท าใหแบคทเรยเซลลโลสมการยดเกาะกบ

PLA ไดดมากกวาการใช APDES ดงนนจากผลการทดลองจงพบวา PLA/SiBC มคาการดดซมน าท

นอยกวา PLA/APDBC

จากการศกษาลกษณะสณฐานวทยา สมบตเชงกล สมบตเชงความรอน และการดดซมน าของ

วสดคอมโพสต สามารถกลาวไดวาการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสท าให

PLA/SiBC มสมบตตางๆ ดกวาการใช APDES และปรมาณการเตมแบคทเรยเซลลโลสทดทสดในการ

เสรมแรงใหกบ PLA คอปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ดงนนการวจยในสวนท 2 จะเตม

แบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ในการเสรมแรง PLA และจะศกษาผลของ

ปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงแบคทเรยเซลลโลสทมผลตอสมบตตางๆ ของวสดคอมโพสต

50

4.2 ผลของปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลส

จากการทดลองในสวนท 1 พบวา Silane coupling agent ทเหมาะสมในการปรบปรง

แบคทเรยเซลลโลสคอ Si69 และปรมาณการใชแบคทเรยเซลลโลสในการเสรมแรงใหกบ PLA ท

เหมาะสมคอ 7% โดยน าหนกของ PLA ดงนนในสวนท 2 จงใชแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 7% โดย

น าหนกของ PLA ในการเสรมแรงใหกบ PLA และใช Si69 ในการปรบปรงแบคทเรยเซลลโลสใน

ปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส เพอศกษาอทธพลของปรมาณ Si69 ทใช

ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสทมตอสมบตเชงกล สมบตเชงความรอน และสมบตอนๆ

ของวสดคอมโพสต โดยเตรยมแบคทเรยเซลลโลสซงไดจากแผนเซลลโลสทเตรยมจากน ามะพราวและ

เตมสารตางๆ และใช Si69 1 3 และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลสในการปรบปรงพนผว

ของแบคทเรยเซลลโลส โดยน าแบคทเรยเซลลโลสไปแชลงในสารละลายผสมของน า/เอทานอล

(40/60 โดยปรมาตร) ทมการเตม Si69 1 3 และ 5 % โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส แลวปรบ

คา pH ใหเปนกลาง จากนนท าการกวนปนดวยเครอง Mechanical stirrer แลวท าการลางดวยน า

กลน หลงจากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทแขวนลอยไปผานกระบวนการ Freeze drying ดงทอธบาย

ไวในหวขอ 3.5.1.1 จากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวแลวทปรมาณ 7% โดยน าหนกของ

PLA ไปผสมกบ PLA ดวยเครองโฮโมจไนเซอรโดยใชไดคลอโรมเทนเปนตวท าละลาย จากนนระเหย

ไดคลอโรมเทนออกเพอใหไดแผนคอมโพสตดวยเทคนค Solution casting แลวน าแผนคอมโพสตท

ไดไปตดเปนชนเลกๆแลวขนรปชนงานดวยกระบวนการ Injection molding จากนนใชเทคนค FT-IR

ในการพสจนเอกลกษณทางโครงสรางและหมฟงกชนตางๆของแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรง

พนผวแลว และพสจนเอกลกษณของคอมโพสตโดยศกษาสณฐานวทยาและวเคราะหธาตดวยเทคนค

SEM และ EDX ทดสอบสมบตเชงกลโดยใชเทคนค Tensile testing และ Impact testing ทดสอบ

สมบตทางความรอนโดยใชเทคนค DSC และ TGA และทดสอบการดดซมน าของวสดคอมโพสต

51

4.2.1 การพสจนเอกลกษณของแบคทเรยเซลลโลสปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ

ตางๆ โดยใชเทคนค FT-IR

รปท 21 FT-IR spectra ของ (A) BC (B) SiBC(1) (C) SiBC(3) และ (D) SiBC(5)

รปท 22 FT-IR spectra ในชวง 1200 – 700 cm-1 ของ (A) BC (B) SiBC(1) (C) SiBC(3) และ

(D) SiBC(5)

52

ตารางท 9 Semiquantitative ของแบคทเรยเซลลโลสและแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรง

ดวย Si69 ปรมาณ 1 3 และ 5 % โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส

Type I766 I873 I2900 I766 / I2900 I873 / I2900

BC 0.17 0.04 0.31 0.55 0.13

SiBC(1) 0.21 0.09 0.19 1.11 0.47

SiBC(3) 0.23 0.11 0.16 1.44 0.69 SiBC(5) 0.29 0.15 0.15 1.93 1.00

รปท 21 แสดงผลจากการพสจนเอกลกษณดวยเทคนค FT-IR ของแบคทเรยเซลลโลสทยง

ไมไดปรบปรง (BC) (รปท 21(A)) และทผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 (SiBC(1))

3 (SiBC(3)) และ 5 % (SiBC(5)) โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส แสดงดงรปท 21(B C และ D)

ตามล าดบ เมอพจารณาแบคทเรยเซลลโลสทยงไมไดปรบปรง ดงรปท 21(A) พบพคทต าแหนง

ประมาณ 862 cm-1 ซงเปนต าแหนงของหม C-C stretching พคทต าแหนง 1,111 cm-1 แสดงถงหม

C2-O2H พคทต าแหนง 1,375 cm-1 แสดงถงหม CH3 asymmetric bending พคทต าแหนง 2,850

– 3,000 cm-1 แสดงถงหม C-H stretching และมพคทมลกษณะกวางเกดขนทต าแหนงในชวง

ประมาณ 3,300 – 3,650 cm-1 ซงแสดงถงหม O-H stretching เมอพจารณาแบคทเรยเซลลโลสท

ผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5 % โดยน าหนก ดงรปท 22(B) 22(C) และ

22(D) ตามล าดบ พบวามพคทต าแหนงประมาณ 766 cm-1 ซงเปนเอกลกษณของหม Si-O และ พค

ทต าแหนง 873 cm-1 ซงมความใกลเคยงกบเอกลกษณของหม Si-O-Si asymmetric stretching

[26] นอกจากนเมอปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 แลวยงท าใหพคทต าแหนง 1,111

cm-1 สงเกตไดยากขนแสดงใหเหนวาหม C2-O2H ยดเหนยวกนนอยลง ซงลกษณะของพคทง 3

ต าแหนงนเปนการยนยนไดวาแบคทเรยเซลลโลสเกดการปรบปรงพนผวแลว [27] อยางไรกตามจาก

การพสจนเอกลกษณดวยเทคนค FT-IR พบวาการเพมปรมาณของ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผว

ของแบคทเรยเซลลโลสไมไดท าใหลกษณะโครงสรางนนมความแตกตางกนมากนก อาจเปนเพราะ

ปรมาณของ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวนนใกลเคยงกน แตอยางไรกตามจากตารางท 9 พบวาคา

I766/ I2900 และ I873/ I2900 ของ SiBC มคาเพมขนตามปรมาณ Si69 ซงแสดงใหเหนวาหม Si-O และ

Si-O-Si asymmetric stretching จะเพมขนตามปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรย

เซลลโลสนนเอง

53

4.2.2 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA

วสดคอมโพสต PLA ทขนรปดวยกระบวนการ Injection molding โดยเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ซงมการปรบปรงผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3

และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส เพอเสรมแรงใหกบวสดคอมโพสต เมอน าชนงานทถกท า

ใหแตกหกหลงจากจมในไนโตรเจนเหลวไปถายภาพดวยเครอง SEM ทก าลงขยาย 1,000 เทา

สามารถวเคราะหลกษณะสณฐานวทยาไดดงรปท 23 ซงพบวาเมอปรมาณ Si69 เพมขนจะท าใหพอล

เมอรเมทรกซมความขรขระเพมขน ซงจากรปท 23 จะเหนวารปท 23(D) พนผวของพอลเมอร

เมทรกซจะมความขรขระมากทสด ซงความขรขระทสงเกตเหนนนอาจเนองมาจาก Si69 ท าให

Cellular structure ของแบคทเรยเซลลโลสเสยรปไป และเกดการแตกออกของแบคทเรยเซลลโลสท

เคยเกาะกนเปนกลมและเกดการฉกออกทบรเวณผวของแบคทเรยเซลลโลส ดงนนจงแสดงใหเหนถง

ความขรขระทเพมขนตามปรมาณของ Si69 ซงความขรขระของแบคทเรยเซลลโลสนนจะสงผลตอการ

เกดเกาะเกยวเชงกล (mechanical interlocking) ระหวางแบคทเรยเซลลโลสและ PLA [37]

รปท 23 SEM photographs ของ (A) PLA (B) PLA/7SiBC(1) (C) PLA/7SiBC(3) และ

(D) PLA/7SiBC(5)

54

ตารางท 10 แสดงปรมาณธาต Si ของแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงดวย Si69 ทปรมาณ 1 3

และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส จากตารางพบวาปรมาณของธาต Si ของการใช Si69 ท

ปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลสเปน 0.24 0.27 และ 0.30 at.% ตามล าดบ

ซงการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณมากขนนนท าใหปรมาณธาต Si

ทไดจากการทดสอบ EDX มคามากขน เนองจากสตรโครงสรางของ Si69 มจ านวนอะตอมของ Si อย

ดงแสดงในรปท 10 ดงนนเมอใช Si69 ในปรมาณมากขนจงท าใหจ านวนอะตอมของ Si มจ านวนมาก

ขนเชนกน ซงจากผลการทดสอบดวยเทคนค EDX นแสดงใหเหนวาการใช Si69 ในการปรบปรง

พนผวของแบคทเรยเซลลโลสนนท าใหแบคทเรยเซลลโลสสามารถยดเหนยวกบ PLA ได และปรมาณ

ของ Si69 ทปรมาณ 5% โดยน าหนกท าใหแบคทเรยเซลลโลสเกดการเกาะเกยวเชงกลซงท าใหเกด

ความเขากนไดมากขน เนองจากจ านวนอะตอมของ Si เยอะกวาแสดงใหเหนวามพนธะ Si-O-Si

มากกวาจงท าใหมหมทเกดการเชอมประสานทมากกวานนเอง ยงการเชอมประสานมากกจะบงบอก

ถงการเขากนไดระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA มากเทานน ซงผลจากการทดสอบ EDX น

สอดคลองกบรปท 23 ซงไดจากการทดสอบ SEM [27]

ตารางท 10 ปรมาณของธาต Si (at.%) ของแบคทเรยเซลลโลสทไมผานการปรบปรงพนผวและท

ปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส

Si 69 (% by weight) Si contents (at.%)

BC 0.01

SiBC(1) 0.24

SiBC(3) 0.27

SiBC(5) 0.30

55

4.2.3 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA

รปท 24 DSC thermograms ของ (A) PLA (B) PLA/7SiBC(1) (C) PLA/7SiBC(3) และ

(D) PLA/7SiBC(5)

จากรปท 24 และตารางท 11 ซงเปน DSC thermogram และตารางสรปเอกลกษณทาง

ความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3

และ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส พบวา Tg ของวสดคอมโพสตแทบจะไมมการ

เปลยนแปลงเมอเทยบกบ PLA สวนคา Tcc ของวสดคอมโพสตจะมคาลดลง ทงนการลดลงของคา Tcc

จะมากหรอนอยนนจะขนอยกบแรงยดเหนยวระหวางเฟส [30] ซงจากรปท 23 ซงเปนผลการทดสอบ

SEM พบวาแรงยดเหนยวระหวางเฟสของวสดคอมโพสต PLA/SiBC ทใช Si69 ปรมาณ 1% โดย

น าหนกนนไมดนกเมอเทยบกบ PLA/SiBC ทใช Si69 ปรมาณ 3 และ 5% โดยน าหนก เนองจาก

ปรมาณของ Si69 นอยเกนไปท าใหเกดการเกาะเกยวกนระหวางแบคทเรยเซลลโลสและ PLA ทไม

คอยดสงผลใหมชองวางเกดขนระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA จงท าใหคา Tcc ลดลงนอย

กวาทปรมาณอนๆ ส าหรบการใช Si69 ทปรมาณ 5% โดยน าหนกนนจะมคา Tcc ทลดลงมากทสด

เพราะเกดความเขากนไดระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสและ PLA ซงเปนไปไดวาท าใหเกดการ

เห น ย วน าส าย โซ พ อล เม อ ร ให เก ด เป น ผ ล ก ต าม แน วต ง ฉ าก ก บ แ บ ค ท เร ย เซ ล ล โล ส

56

(transcrystallization) [19] จงสามารถสรปไดวาคา Tcc ของคอมโพสตจะมคาลดลงเมอปรมาณของ

Si69 มคาเพมขน

ตารางท 11 เอกลกษณทางความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLA และ PLA ทมการเสรมแรง

ดวยแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 7% โดยน าหนก ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณตางๆ

Sample Tg ( C ) Tcc ( C ) Tm1 ( C ) Tm2 ( C ) Crystallinity

(%)

PLA 63.13 114.63 151.40 157.92 32.27

PLA/7SiBC(1) 64.81 110.63 150.44 157.95 34.63

PLA/7SiBC(3) 63.65 109.75 150.41 157.92 35.21 PLA/7SiBC(5) 62.13 109.25 150.24 158.27 35.59

เมอพจารณาคา Tm1 ของ PLA และวสดคอมโพสตพบวาคา Tm1 ของวสดคอมโพสตมคา

ลดลงเพยงเลกนอยหรอแทบจะไมเปลยนแปลงเลยเมอเทยบกบ PLA เปนผลอนเนองมาจากการ

หลอมของผลกทเกดจากการอบออนภายในกระบวนการใหความรอน โดยทการเปลยนแปลงปรมาณ

ของ Si69 แทบจะไมมผลตอคา Tm1 ของวสดคอมโพสตเลย ส าหรบปรมาณของ Si69 ทมากขนจะ

ชวยใหแบคทเรยเซลลโลสมแรงยดเหนยวระหวางเฟสกบ PLA ไดดขนจงท าให PLA/7SiBC(5) มคา

Tm1 ลดลงมากกวา PLA/7SiBC(1) และ PLA/7SiBC(3) เมอเทยบกบ PLA เนองมาจากแรงยดเหนยว

ระหวางเฟสทดกวา [14] สงผลท าใหเกดผลกทมขนาดเลกลงซงสมพนธกบคา Tcc ของวสดคอมโพสต

PLA/SiBC ทลดลงตามปรมาณของ Si69 ทเพมขนท าใหเกดผลกไดงายขนแตเกดการอบออนทนอยลง

สวน Tm2 ซงเปนอณหภมการหลอมเหลวปกตของผลก PLA จะไมคอยมการเปลยนแปลง จงสามารถ

สรปไดวาปรมาณของ Si69 แทบจะไมมผลตอคา Tm1 และคา Tm2 ของวสดคอมโพสต

เมอพจารณาถงปรมาณผลกจากตารางท 11 พบวาเปอรเซนตความเปนผลกของวสดคอมโพ

สตมคาเพมขนเมอปรมาณของ Si69 ทใชเพมขน เนองจากเมอปรมาณของ Si69 สงขนจะท าใหม

ปรมาณของหมทจะเกดปฏกรยาท าใหแบคทเรยเซลลโลสเกดการยดเกาะกบ PLA ไดดมากขน ท าใหม

ความสามารถในการเหนยวน าใหเกดผลกไดงายขน ซงเปนผลมาจากแรงยดเหนยวระหวางเฟสทด

นนเอง [19]

57

Temperature (oC)

100 200 300 400 500 600

We

igh

t lo

ss (

%)

0

20

40

60

80

100

PLA

SiBC(1)

SiBC(3)

SiBC(5)

PLA/7SiBC(1)

PLA/7SiBC(3)

PLA/7SiBC(5)

4.2.4 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA

รปท 25 TGA thermograms ของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดย

น าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

TGA thermograms ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสท

ปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 ทปรมาณ

1 3 และ5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส แสดงดงรปท 25 และตารางท 12 พบวาวสดคอมโพ

สตมอณหภมเรมสลายตวต ากวา PLA เนองจากอณหภมเรมสลายตวของแบคทเรยเซลลโลสมคาต า

กวา PLA จงท าใหวสดคอมโพสตมอณหภมเรมสลายตวลดลง การใช Si69 ในการปรบปรงพนผว

แบคทเรยเซลลโลสท าใหวสดคอมโพสตมเสถยรภาพทางความรอนทสงขนตามปรมาณการใช Si69 ท

เพมมากขน เนองจากการมอยของซลกอน Si เพมขน ซง Si เปนสารอนนทรยทมเสถยรภาพทางความ

รอนทดนนเอง [24] และเมอสงเกตคาอณหภมการสลายตวสงสด พบวาการเพมปรมาณของ Si69 จะ

ท าใหอณหภมการสลายตวสงสดเพมขนเชนเดยวกนกบคาอณหภมเรมสลายตว

58

ตารางท 12 เสถยรภาพทางความรอนทไดจากการทดสอบ TGA ของ PLA และ PLA ทมการเตม

แบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ทปรบปรงพนผวดวย Si69 ปรมาณตางๆ

Sample Tonset ( C ) Td ( C ) Residue (wt%)

PLA 279.48 335.58 0.42

SiBC(1) 228.38 333.94 4.09

SiBC(3) 230.47 334.57 5.41

SiBC(5) 263.10 350.5 6.70

PLA/7SiBC(1) 220.12 304.25 0.58

PLA/7SiBC(3) 231.82 308.96 0.76

PLA/7SiBC(5) 252.14 340.26 0.91

เมอพจารณาเถาของ PLA เทยบกบวสดคอมโพสตพบวาวสดคอมโพสตมปรมาณเถาสงกวา

PLA เนองจากการสลายตวทางความรอนของแบคทเรยเซลลโลสจะเกดการแตกออกของโครงสราง

โม เลกลพอล เมอร (depolymerisation) การขจดน า (dehydration) และเกดการสลายต ว

(decomposition) ของหนวยไกลโคซล (glycosyl units) ตามดวยการเกดเถา [32] เมอพจารณา

ปรมาณของ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสพบวาปรมาณเถามากขนเมอใช

Si69 มปรมาณสงขน เนองจากวา Si69 ประกอบไปดวยอะตอมของ Si ซงมเสถยรภาพทางความรอน

คอนขางสง แตปรมาณเถากไมไดแตกตางกนมากนกเพราะปรมาณแบคทเรยเซลลโลสทเตมลงไป

เทากน แสดงวาปรมาณเถาทเหลออยของวสดคอมโพสตนนขนอยกบแบคทเรยเซลลโลสเปนหลก ซง

สอดคลองกบผล TGA ทไดจาก 4.1.4

4.2.5 สมบตเชงกล

4.2.5.1 การทดสอบการกระแทก (Impact testing)

จากรปท 26 แสดงความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตพบวา สมบตเชงกล

ทางดานความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตทมการเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลสท

ปรบปรงผวดวย Si69 ทปรมาณตางๆ จะมคาลดลงเมอเทยบกบ PLA ทงนสามารถอธบายไดวา

แบคทเรยเซลลโลสจะเปนจดเรมตนของการแตกหกของวสดคอมโพสต ซงอาจเกดจากแบคทเรย

59

เซลลโลสเกดการรวมกลมกน ซงเปนการเพมพนทในการเกดจดรวมแรงเคน (stress concentrator)

พลงงานเพยงเลกนอยกอาจท าใหเกดการแตกหกได [33] นอกจากนวสดคอมโพสตมความตานทาน

ตอแรงกระแทกทลดลงเนองจากเมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปท าใหเปอรเซนตความเปนผลก

เพมขนสงผลท าใหความเหนยว (toughness) ของคอมโพสตมคาลดลงท าใหความตานทานตอแรง

กระแทกมคาลดลงดวย [28] อกทงการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปใน PLA จะเปนจดรวมแรงเคน

ดงทไดกลาวไปแลวขางตน เมอไดรบแรงกระแทกอยางทนททนใดวสดคอมโพสตจงเกดการแตกหก

แบบสมบรณ

รปท 26 ความตานทานตอแรงกระแทกของ PLA และ PLA ทเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7%

โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

อยางไรกตามการเพมปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสไมไดท า

ใหความตานทานตอแรงกระแทกลดลงมากนก เนองจากการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหม

แรงยดเหนยวทดระหวางเฟสของ PLA และแบคทเรยเซลลโลส จงมความสามารถในการสงผานแรงท

ด นอกจากนเมอพจารณาปรมาณของ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสพบวา เมอ

ปรมาณของ Si69 เพมขนจะท าใหวสดคอมโพสตมคาความตานทานตอแรงกระแทกสงขน แสดงให

เหนถงการยดเหนยวระหวางเฟสทดขน ท าใหสามารถชวยรบแรงกระแทกไดด จงท าใหสรปไดวาการ

ใช Si69 ทปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลสในการปรบปรงผวของแบคทเรยเซลลโลส

ท าใหคอมโพสตมความสามารถในการรบแรงกระแทกไดดทสด ซงสอดคลองกบผลทไดจากการ

60

ทดสอบ SEM ในรปท 23 ซง PLA/7SiBC(5) มความตานทานตอแรงกระแทก 3.41±0.49 kJ/m2

โดยมความตานทานตอแรงกระแทกลดลงเพยงเลกนอยเมอเทยบกบ PLA

4.2.5.2 การทดสอบการดงยด (Tensile testing)

มอดลสของ PLA และคอมโพสตของ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรมาณ 7% โดย

น าหนกของ PLA และใช Si69 ทปรมาณตางๆ ในการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดงแสดง

ในรปท 27 พบวามอดลสของ PLA มคานอยกวาวสดคอมโพสต ทงนเปนผลเนองมาจากคามอดลส

ของแบคทเรยเซลลโลสมคาประมาณ 78±17 GPa [35] จงมผลท าใหคามอดลสของวสดคอมโพสตม

คาเพมสงขน เมอเปรยบเทยบปรมาณของ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสพบวา

การใช Si69 ในปรมาณมากขนในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหคอมโพสตมคามอดลส

สงขน ซงสอดคลองกบผลจากการทดสอบ DSC ทวาปรมาณความเปนผลกของคอมโพสตมากขนเมอ

ปรมาณของ Si69 เพมขน จงสงผลใหคามอดลสของคอมโพสตสงขน ทงน เนองจากแบคทเรย

เซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวจะเปนการเพมพนธะไฮโดรเจนแกระบบท าใหประพฤตตวเปน

nucleating site ทดในการกอตวของนวเคลยสของผลก PLA [36] ซงการใช Si69 ทปรมาณสงกเปน

การเพมพนธะไฮโดรเจนแกระบบมากขน ดงนนจงสามารถสรปไดวาเมอเพมปรมาณของ Si69 จะท า

ใหคามอดลสของวสดคอมโพสตเพมขน โดยคอมโพสตทท าใหมมอดลสสงทสดคอ PLA/7SiBC(5) ซง

ท าใหมมอดลสสงถง 5.45±0.10 MPa โดยมมอดลสสงขนอยางเหนไดชดเมอเทยบกบ PLA

รปท 27 มอดลสของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดย

น าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

61

ความตานทานตอแรงดงของ PLA และคอมโพสตดงแสดงในรปท 28 พบวาคอมโพสต

ทงหมดจะมคาความตานทานตอแรงดงสงกวา PLA เนองจากแรงยดเหนยวระหวางเฟสทดของคอม

โพสตท าใหการถายเทแรงไปยงแบคทเรยเซลลโลสเกดขนไดดซงสอดคลองกบรปท 23 ความแขงแรง

ตอการดงของ PLA/SiBC มคาสงขนเมอมการใช Si69 ในปรมาณทสงขน เนองจากวาการใช Si69 ใน

การปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสนนท าใหการยดเหนยวระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสกบ

PLA เกดขนไดด ยงปรมาณ Si69 มากขนกจะยงท าใหการยดเหนยวระหวางเฟสดขน โดยคอมโพสตท

มความตานทานตอแรงดงส งท สดคอ PLA/7SiBC(5) ซ งมค าความตานทานตอแรงดงส งถง

78.04±1.15 MPa โดยมความตานทานตอแรงดงสงขนอยางเหนไดชดเมอเทยบกบ PLA

รปท 28 ความตานทานตอแรงดงของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7%

โดยน าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

62

รปท 29 เปอรเซนตการดงยดของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดย

น าหนกของ PLA ทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

เปอรเซนตการดงยดของ PLA และคอมโพสตแสดงดงรปท 29 พบวาวสดคอมโพสตจะมคา

เปอรเซนตการดงยดลดลงเมอเทยบกบ PLA เนองจากการเตมแบคทเรยเซลลโลสเปนการขดขวางการ

เคลอนทผานกนของสายโซพอลเมอรจงท าใหการยดของวสดคอมโพสตเกดขนไดยากกวา PLA เพราะ

เมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปจะเปนจดรวมแรงเคน (stress concentrator) ท าใหเกดการ

แตกหกไดงายขน [33] นอกจากนการกระจายและแรงยดเหนยวระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA

ทดจะท าใหการเคลอนทผานกนของสายโซพอลเมอรเกดขนไดยากยงขน จงเปนผลใหเปอรเซนการดง

ยดลดลงเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไป และเมอเปรยบเทยบกนระหวางปรมาณของ Si69 ทใชใน

การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสพบวา เมอปรมาณของ Si69 มากขนจะท าใหคอมโพสตม

เปอรเซนตการดงยดเพมขนเลกนอย

63

4.2.6 การดดซมน าของวสดคอมโพสต

Time (Day)

0 5 10 15 20 25 30

We

igh

t g

ain

(%

)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

PLA

PLA/7SiBC(1)

PLA/7SiBC(3)

PLA/7SiBC(5)

รปท 30 การเปลยนแปลงน าหนกจากการดดซมน าของวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสในปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ทผานการปรบปรงพนผวดวย Silane

coupling agent ชนด Si69 ทปรมาณ 1 3 และ 5% โดยน าหนกของ BC

ผลการทดสอบการดดซมน าแสดงดงรปท 30 พบวา PLA บรสทธจะมคาการดดซม

น าคงท แตเมอเตมแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงดวย Si69 จะท าใหการดดซมน าเพมขนเลกนอย

ถงแมวาแบคทเรยเซลลโลสมหมไฮดรอกซลทมความชอบน า (hydrophilic) ซงจะท าใหวสดคอมโพ

สตมการดดซมน าเพมขน แตแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงผวดวย Si69 สงผลใหวสดคอมโพสต

มความเปนผลกสงและหมไฮดรอกซลสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบเมทรกซไดอยางแขงแรง น าจง

แพรผานบรเวณทมผลกไดยาก ดงนนเมอพจารณาผลของปรมาณ Si69 ทใชในการปรบปรงพนผว

แบคทเรยเซลลโลสพบวา เมอใช Si69 ทปรมาณมากขนจะท าใหการดดซมน าลดลง เนองจากการใช

Si69 ทปรมาณมากขนจะท าใหมปรมาณผลกสงมากขน (สงเกตไดจากตารางท 11) ท าใหบรเวณท

เปนอสณฐานของคอมโพสตลดลง สงผลใหน าแพรผานไดยากขน [19] นอกจากนการปรบปรงพนผว

ของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 ในปรมาณทเพมขนกเปนการเพมคณสมบตความไมชอบน าของ

แบคทเรยเซลลโลสเพมขน จงท าใหการดดซมน าของวสดคอมโพสตลดลง

64

จากการศกษาทางดานสณฐานวทยา เอกลกษณทางความรอน เสถยรภาพทางความรอน

สมบตเชงกล และการดดซมน าของวสดคอมโพสต สามารถสรปไดวาการใช Si69 ทปรมาณสงทสดใน

การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสท าใหคอมโพสตมสมบตตางๆ ดกวาการใชในปรมาณนอย

ซงปรมาณ Si69 ทเหมาะสมในการใชปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสคอ 5% โดยน าหนกของ

แบคทเรยเซลลโลส ดงนนการวจยในสวนท 3 จะใชแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 7% โดยน าหนกของ

PLA ในการเสรมแรง PLA และใช Si69 ปรมาณ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลสในการ

ปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลส เพอเปรยบเทยบคณสมบตตางๆ กบการใชแบคทเรยเซลลโลส

โดยทไมไดปรบปรงพนผว

65

4.3 ผลของการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลส

สวนท 3 นเปนสวนสดทายของงานวจยชนน ซงจะใชผลทไดจากสวนท 1 และสวนท 2 เพอ

ศกษาอทธพลของการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสเทยบกบแบคทเรยเซลลโลสทไมผานการ

ปรบปรงพนผวทใชในการเสรมแรงใหกบ PLA โดยจะใชไซเลนชนด Si69 ปรมาณ 5% โดยน าหนก

ของแบคทเรยเซลลโลสในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลส โดยน าแบคทเรยเซลลโลสไปแชใน

สารละลายผสมน า/เอทานอล (40/60 โดยปรมาตร) ทมการเตม Si69 5 % โดยน าหนกของแบคทเรย

เซลลโลส แลวปรบคา pH ใหเปนกลาง จากนนท าการกวนปนดวยเครอง Mechanical stirrer แลว

ท าการลางดวยน ากลน หลงจากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทแขวนลอยไปผานกระบวนการ Freeze

drying ดงทอธบายไวในหวขอ 3.5.1.1 จากนนน าแบคทเรยเซลลโลสทไมผานการปรบปรงพนผวและ

ทผานการปรบปรงพนผวแลวทปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ไปผสมกบ PLA ดวยเครองโฮโมจ

ไนเซอรโดยใชไดคลอโรมเทนเปนตวท าละลาย จากนนระเหยไดคลอโรมเทนออกเพอใหไดแผนคอมโพ

สตดวยเทคนค Solution casting แลวน าแผนคอมโพสตทไดไปตดเปนชนเลกๆแลวขนรปชนงานดวย

กระบวนการ Injection molding จากนนพสจนเอกลกษณของคอมโพสตโดยทดสอบสณฐานวทยา

และวเคราะหธาตดวยเทคนค SEM และ EDX ทดสอบสมบตเชงกลโดยใชเทคนค Tensile testing

และ Impact testing ทดสอบสมบตทางความรอนโดยใชเทคนค DSC และ TGA และศกษาการดด

ซมน าของวสดคอมโพสต

66

4.3.1 ลกษณะสณฐานวทยาของวสดคอมโพสต PLA

รปท 31 SEM photographs ของ (A) PLA (B) PLA/7BC และ (C) PLA/7SiBC(5)

วสดคอมโพสต PLA ทขนรปดวยกระบวนการ Injection molding โดยใชแบคท เรย

เซลลโลสทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 และไมไดปรบปรงพนผวทปรมาณ 7% โดยน าหนกของ

PLA เพอเสรมแรงใหกบวสดคอมโพสต เมอน าชนงานทถกท าใหแตกหกหลงจากจมในไนโตรเจนเหลว

ไปถายภาพดวยเครอง SEM ทก าลงขยาย 1,000 เทา สามารถวเคราะหลกษณะสณฐานวทยาไดดงรป

ท 31 จากรปท 31(A) เปนภาพ SEM แสดงภาคตดขวางของ PLA ซงพบวาจะมลกษณะเรยบและม

ความสม าเสมอเปนเนอเดยวกนของเนอพอลเมอร แตเมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรง

พนผว พบวาภาคตดขวางมความขรขระมากขนเนองจากมการเตมแบคทเรยเซลลโลส แตอยางไรก

ตามชองวางระหวางเฟส (void) ทเกดขนระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA นนแสดงถง

ความไมเขากนระหวางแบคทเรยเซลลโลสและ PLA ซงสงเกตไดจากรปท 31(B) แตเมอมการปรบปรง

พนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 พบวาความขรขระบนภาคตดขวางของวสดคอมโพสตจะเปน

ดงทแสดงในรปท 31(C) ซงจะเหนวาความขรขระเพมมากขน แตจะพบชองวางระหวางสองเฟสลด

นอยลงแสดงใหเหนวามการยดตดกนดระหวาง 2 เฟสซงแสดงใหเหนถงความเขากนไดและแบคทเรย

67

เซลลโลสมการกระจายตวทดในเนอ PLA นอกจากนยงพบลกษณะการแตกหกทเสนใย แสดงวาการ

ยดตดระหวางเสนใยกบพอลเมอรดกวาวสดคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดผานการ

ปรบปรง

4.3.2 เอกลกษณทางความรอนของวสดคอมโพสต PLA

รปท 32 DSC thermograms ของ (A) PLA (B) PLA/7BC และ (C) PLA/7SiBC(5)

จากรปท 32 และตารางท 13 ซงเปน DSC thermogram และตารางสรปเอกลกษณ

ทางความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสทยงไมไดปรบปรงผวและทปรบปรงผวดวย Si69 พบวา Tg ของวสดคอมโพสต

แทบจะไมมการเปลยนแปลงเมอเทยบกบ PLA สวนคา Tcc ของวสดคอมโพสตจะมคาลดลง ทงนการ

ลดลงของคา Tcc จะมากหรอนอยนนจะขนอยกบแรงยดเหนยวระหวางเฟส ซงจากรปท 31 ซงเปนผล

การทดสอบ SEM พบวาแรงยดเหนยวระหวางเฟสของวสดคอมโพสตทใชแบคทเรยเซลลโลสทไมได

ปรบปรงพนผวนนไมดนกเมอเทยบกบการใชแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวดวย Si69 เพราะม

ชองวางเกดขนระหวางพนผวของแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA จงเปนผลท าใหคา Tcc ลดลงเพยง

เลกนอยเทานน แตกตางจากคา Tcc ของวสดคอมโพสตทใชแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวดวย

Si69 ทลดลงมากกวา เนองจากเกดความเขากนไดระหวางเฟสของแบคทเรยเซลลโลสและ PLA ท

68

ดกวา ซงเปนไปไดวาพอลเมอรคอมโพสตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงนนท าให

เกดการเหน ยวน าสายโซพอล เมอรให เกดเปนผลกตามแนวต งฉากกบแบคท เรยเซลลโลส

(transcrystallization) [19]

เมอพจารณาคา Tm1 ของ PLA และวสดคอมโพสตพบวาคา Tm1 ของวสดคอมโพสตแทบจะ

ไมเปลยนแปลงเลยเมอเทยบกบ PLA เปนผลอนเนองมาจากการหลอมของผลกทเกดจากการอบออน

ภายในกระบวนการใหความรอน คา Tm1 ของวสดคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรง

พนผวลดลงนอยมากเปนผลเนองมาจากแรงยดเหนยวระหวางเฟสทไมดนก [31] สวนวสดคอมโพสตท

เตมแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวดวย Si69 นนจะมแรงยดเหนยวระหวางเฟสกบ PLA ทดกวา

จงท าใหคา Tm1 มคาลดลงมากกวาสงผลท าใหเกดผลกทมขนาดเลกลงซงสมพนธกบคา Tcc ของวสด

คอมโพสตทลดลง ท าใหเกดผลกไดงายขนแตเกดการอบออนทนอยลง สวน Tm2 ซงเปนอณหภมการ

หลอมเหลวปกตของผลก PLA จะไมคอยมการเปลยนแปลง

เมอพจารณาถงปรมาณผลกจากตารางท 13 พบวาเปอรเซนตความเปนผลกของวสดคอมโพ

สตมคาเพมขนแตเปอรเซนตความเปนผลกของวสดคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรง

พนผว จะมคานอยกวาการใชแบคทเรยเซลลโลสทปรบปรงพนผวดวย Si69 เนองจากการใช Si69 ใน

การปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหแบคทเรยเซลลโลสเกดความเขากนไดกบ PLA มากขน

ท าใหมความสามารถในการเหนยวน าใหเกดผลกไดงายกวา ซงเปนผลมาจากแรงยดเหนยวระหวาง

เฟสทดนนเอง [19]

ตารางท 13 เอกลกษณทางความรอนทไดจากการทดสอบ DSC ของ PLAและ PLA ทมการเสรมแรง

ดวยแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงและทปรบปรงพนผวดวย Si69

Sample Tg ( C ) Tcc ( C ) Tm1 ( C ) Tm2 ( C ) Crystallinity

(%)

PLA 63.13 114.63 151.40 157.92 32.27

PLA/7BC 63.20 113.95 151.37 157.58 34.61 PLA/7SiBC(5) 62.13 109.25 150.24 158.27 35.59

69

4.3.3 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนโดยใชเทคนค TGA

Temperature (0C)

100 200 300 400 500 600

Weig

ht lo

ss (

%)

0

20

40

60

80

100

PLA

BC

SiBC(5)

PLA/7BC

PLA/7SiBC(5)

รปท 33 TGA thermograms ของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสท

ไมไดปรบปรงพนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

TGA thermograms ของ PLA และวสดคอมโพสต PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสท

ไมไดปรบปรงพนผวและทปรบปรงพนผวดวย Si69 แสดงดงรปท 33 และตารางท 14 พบวาวสดคอม

โพสตมอณหภมเรมสลายตวต ากวา PLA เนองจากอณหภมเรมสลายตวของแบคทเรยเซลลโลสมคาต า

กวา PLA จงท าใหวสดคอมโพสตมอณหภมเรมสลายตวลดลง ดงนนการเตมแบคทเรยเซลลโลสใหกบ

PLA จงท าใหอณหภมเรมสลายตวลดลงอยางเหนไดชด และเมอมการใช Si69 ในการปรบปรงพนผว

แบคทเรยเซลลโลสท าใหวสดคอมโพสตมเสถยรภาพทางความรอนทสงขน เนองจากการมอยของ

ซลกอน Si ซง Si เปนสารอนนทรยทมเสถยรภาพทางความรอนทดนนเอง [24] และเมอสงเกตคา

อณหภมการสลายตวสงสด พบวามแนวโนมเปนไปในทางเดยวกนกบคาอณหภมเรมสลายตว โดยการ

เตมแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคอมโพสตมอณหภมการสลายตวสงสดลดลง แตการใช Si69 ในการ

ปรบปรงพนผวใหกบแบคทเรยเซลลโลสกท าใหอณหภมการสลายตวสงสดเพมขนเมอเทยบกบคอมโพ

สตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมผานการปรบปรง แตอยางไรกตามอณหภมการสลายตวทสง

70

ทสดกยงมคาต ากวา PLA เนองมาจากสมบตเฉพาะตวของแบคทเรยเซลลโลสดงทไดกลาวไปแลว

ขางตน

ตารางท 14 เสถยรภาพทางความรอนทไดจากการทดสอบ TGA ของ PLA และ PLA ทมการเตม

แบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

Sample Tonset ( C ) Td ( C ) Residue (wt%)

PLA 279.48 335.58 0.42

BC 221.95 341.91 6.68

SiBC(5) 263.10 350.50 6.70

PLA/7BC 204.84 292.11 0.88

PLA/7SiBC(5) 252.14 340.26 0.91

เมอพจารณาเถาของ PLA เทยบกบวสดคอมโพสตพบวาวสดคอมโพสตมปรมาณเถาสงกวา

PLA คอนขางมาก เนองจากการสลายตวทางความรอนของแบคทเรยเซลลโลสจะเกดการแตกออก

ของโครงสรางโมเลกลพอลเมอร (depolymerisation) การขจดน า (dehydration) และเกดการ

สลายตว (decomposition) ของหนวยไกลโคซล (glycosyl units) ตามดวยการเกดเถา [32] และ

เมอมการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 นนพบวาปรมาณเถามคามากขนเมอเทยบ

กบ PLA/7BC เนองจากวา Si69 ประกอบไปดวยอะตอมของ Si ซงมเสถยรภาพทางความรอน

คอนขางสงจงท าใหมปรมาณเถามากกวาแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว

4.3.4 สมบตเชงกล

4.3.4.1 การทดสอบการกระแทก (Impact testing)

จากรปท 34 แสดงความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตพบวา สมบตเชงกล

ทางดานความตานทานตอแรงกระแทกของวสดคอมโพสตทมการใชแบคทเรยเซลลโลสจะมคาลดลง

เมอเทยบกบ PLA ทงนสามารถอธบายไดวา แบคทเรยเซลลโลสท าใหเปอรเซนตความเปนผลกเพมขน

สงผลท าใหความเหนยว (toughness) ของวสดคอมโพสตมคาลดลงเปนผลใหความตานทานตอแรง

กระแทกมคาลดลงดวย [33] นอกจากนยงสามารถสงเกตเหนไดจากรปท 31 ภาพ SEM แสดงเฟส

ของแบคทเรยเซลลโลสและ PLA มความเขากนไดดม Interfacial adhesion ทดจงเกดการสงผาน

แรงไปยงแบคทเรยเซลลโลสไดด [34] แตอยางไรกตามการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปใน PLA จะ

71

เปนจดเรมตนของการแตกหกของวสดคอมโพสต ซงอาจเกดจากแบคทเรยเซลลโลสเกดการรวมกลม

กน ซงเปนการเพมพนทในการเกดจดรวมแรงเคน (stress concentrator) พลงงานเพยงเลกนอยก

อาจท าใหวสดคอมโพสตเกดการแตกหกได [33]

รปท 34 ความตานทานตอแรงกระแทกของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรย

เซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

นอกจากนยงสงเกตไดวาการใชแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผวจะมความตานทาน

ตอแรงกระแทกทต ากวาการใช Si69 ปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลส แสดงใหเหนวา Si69 ม

สวนชวยใหการยดเหนยวระหวางเฟสระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA ดขน ท าใหสามารถชวยรบ

แรงกระแทกไดด จงท าใหสรปไดวาการใช Si69 ในการปรบปรงผวของแบคทเรยเซลลโลสท าใหคอม

โพสตมความสามารถในการรบแรงกระแทกไดดกวาการเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว

ซง PLA/7SiBC(5) มความตานทานตอแรงกระแทก 3.41±0.49 kJ/m2 โดยมความทนทานตอแรง

กระแทกลดลงเพยงเลกนอยเมอเทยบกบ PLA

4.3.4.2 การทดสอบการดงยด (Tensile testing)

มอดลสของ PLA และคอมโพสตทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทยงไมไดปรบปรงพนผวและ

ทปรบปรงพนผวดวย Si69 ดงแสดงในรปท 35 พบวามอดลสของ PLA มคานอยกวาวสดคอมโพสต

ท งน เปนผลเนองมาจากคามอดลสของแบคทเรยเซลลโลสมคาประมาณ 78±17 GPa [35]

นอกจากนการเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทมากพอ จะท าใหความหนาแนนในการเกด

72

Nucleation มากขนสงผลตอการเกด Transcrystallization รอบแบคทเรยเซลลโลสท าใหเปอรเซนต

ความเปนผลกของวสดคอมโพสตเพมขน [19] จงมผลท าใหคามอดลสของวสดคอมโพสตมคาเพม

สงขน อยางไรกตามการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสท าใหคอมโพสตมคามอดลส

สงกวาแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว ซงสอดคลองกบผลจากการทดสอบ DSC ทวา

ปรมาณความเปนผลกของคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงพนผวดวย Si69 มคา

มากกวาวสดคอมโพสตทเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดผานการปรบปรงพนผว จงเปนผลใหคามอดลส

ของ PLA/7SiBC(5) สงกวา ทงนเนองจากแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวจะเปนการเพม

พนธะไฮโดรเจนแกระบบท าใหประพฤตตวเปน Nucleating site ทดในการกอตวของผลก PLA [36]

โดยการใช Si69 จะเปนการเพมพนธะไฮโดรเจนแกระบบทดจงท าใหคอมโพสตมคามอดลสทสงขน

โดยคอมโพสตทมมอดลสสงทสดคอ PLA/7SiBC(5) ซงมมอดลสสงถง 5.45±0.10 MPa ซงมคาสง

กวามอดลสของ PLA/7BC อยางเหนไดชด

รปท 35 มอดลสของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรง

พนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

ความตานทานตอแรงดงของ PLA และคอมโพสตดงแสดงในรปท 36 พบวาการเตม

แบคทเรยเซลลโลสนนท าใหความตานทานตอการดงของคอมโพสตสงขน เนองจากการเตมแบคทเรย

เซลลโลสจะท าใหคอมโพสตสามารถรบแรงและสามารถสงผานแรงไดดขนจงท าใหคาความตานทาน

ตอแรงดงสงขน ส าหรบความตานทานตอแรงดงของ PLA/7SiBC(5) มคาสงกวา PLA/BC เนองจาก

แรงยดเหนยวระหวางเฟสทดของคอมโพสตท าใหการถายเทแรงไปยงแบคทเรยเซลลโลสเกดขนไดดซง

สอดคลองกบรปท 31 โดยสาเหตท PLA/7SiBC(5) มคาความตานทานตอแรงดงสงกวา PLA/BC

เนองจากวาการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวแบคทเรยเซลลโลสนนท าใหการยดเหนยวระหวางเฟส

73

ระหวางแบคทเรยเซลลโลสกบ PLA เกดขนไดดขนเมอเทยบกบการใชแบคทเรยเซลลโลสทไมได

ปรบปรงพนผว โดยคอมโพสตทมความตานทานตอแรงดงสงทสดคอ PLA/7SiBC(5) ซงมความ

ตานทานตอแรงดงสงถง 78.04±1.15 MPa โดยมความตานทานตอแรงดงสงกวา PLA และ

PLA/7BC

รปท 36 ความตานทานตอแรงดงของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสท

ไมไดปรบปรงพนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

รปท 37 เปอรเซนตการดงยดของ PLA และ PLA ทมการเตมแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรง

พนผวและทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

74

เปอรเซนตการดงยดของ PLA และคอมโพสตแสดงดงรปท 37 พบวาวสดคอมโพสตจะมคา

เปอรเซนตการดงยดลดลงเมอเทยบกบ PLA เนองจากการเตมแบคทเรยเซลลโลสเปนการขดขวางการ

เคลอนทผานกนของสายโซพอลเมอรจงท าใหการยดของวสดคอมโพสตเกดขนไดยากกวา PLA

นอกจากนเมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสลงไปจะเปนจดรวมแรงเคน (stress concentrator) ท าให

เกดการแตกหกได งายขน [33] แต เม อใช Si69 ในการปรบปรงแบคท เรยเซลล โลสพบวา

PLA/7SiBC(5) มเปอรเซนตการดงยดทสงกวาPLA/7BC เนองมาจากการใช Si69 ในการปรบปรง

พนผวแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหแรงยดเหนยวระหวางเฟสของคอมโพสตดกวานนเอง ซง

PLA/7SiBC(5) ม เปอร เซนตการด งยด 2.19±0.12% ซ งมคาส งกวาเปอร เซนตการด งยดของ

PLA/7BC

4.3.5 การดดซมน าของวสดคอมโพสต

Time (Day)

0 5 10 15 20 25 30

Weig

ht ga

in (

%)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

PLA

PLA/7SiBC(5)

PLA/7BC

รปท 38 การเปลยนแปลงน าหนกจากการดดซมน าของวสดคอมโพสต PLA ทมการเสรมแรงดวย

แบคทเรยเซลลโลสในปรมาณ 7% โดยน าหนกของ PLA ทผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 และ

ไมไดผานการปรบปรง

ผลการทดสอบแสดงดงรปท 38 พบวาวสดคอมโพสตทไมไดเตมแบคทเรยเซลลโลสจะมคา

การดดซมน าคงท เมอเตมแบคทเรยเซลลโลสทงทยงไมไดปรบปรงพนผวและทปรบปรงพนผวแลวจะ

ท าใหการดดซมน าเพมขน เน องจากแบคท เรยเซลล โลสมหม ไฮดรอกซลทมความชอบน า

(hydrophilic) ซงจะท าใหวสดคอมโพสตมการดดซมน าเพมขน อยางไรกตามการปรบปรงพนผวของ

75

แบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 จะท าใหการดดซมลดลงเมอเทยบกบแบคทเรยเซลลโลสทยงไมได

ปรบปรงพนผว เนองจากแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงผวดวย Si69 มความเปนผลกสงและ

หมไฮดรอกซลสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบเมทรกซไดอยางแขงแรง น าจงแพรผานบรเวณทมผลก

ไดยากขน [19] นอกจากนการปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสดวย Si69 กยงเปนการเพม

คณสมบตความไมชอบน าของแบคทเรยเซลลโลสใหเพมขน จงท าใหการดดซมน าของวสดคอมโพสต

ลดลง

จากการศกษาทางดานลกษณะสณฐานวทยา สมบตทางความรอน สมบตเชงกล และการดด

ซมน าของวสดคอมโพสต สามารถสรปไดวาการใชแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงพนผวดวย Si69

ท าใหคอมโพสตมสมบตตางๆ ดกวาการใชแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว โดยปรมาณการ

เตมแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมคอ 7% โดยน าหนกของ PLA และปรมาณของ Si69 ทใชในการ

ปรบปรงพนผวใหกบแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมคอ 5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส

76

บทท 5

สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการทดลอง

จากการศกษาผลของชนดของ Silane coupling agent และปรมาณของแบคทเรยเซลลโลส

ทมตอสมบตตางๆ ของวสดคอมโพสตพบวา การใช Silane coupling agent ชนด Si69 และ

APDES ในการสามารถปรบปรงผวของแบคทเรยเซลลโลสได ซงสามารถสงเกตไดจากผลการทดสอบ

ดวยเทคนค FT-IR และ EDX ส าหรบการทดสอบดวยเทคนค SEM นนแสดงใหเหนวาการใช Si69 ใน

การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหเหนวา แบคทเรยเซลลโลสนนสามารถยดเหนยว

กบ PLA ไดดกวาการใช APDES ซงในท านองเดยวกนการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของ

แบคทเรยเซลลโลสยงคงท าใหปรมาณผลก ความเสถยรทางความรอน และ สมบตเชงกลของคอมโพ

สตทมากกวา และการดดซมน าทนอยกวาเมอเทยบกบ PLA composites ทมการเตมแบคทเรย

เซลลโลสทไมไดผานการปรบปรงและทผานการปรบปรงโดยใช APDES

การเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสแทบจะไมมผลตอคา Tm1 และ Tm2 ของวสดคอมโพสต

แตท าใหเปอรเซนตความเปนผลกมแนวโนมเพมขน ส าหรบการเพมปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสจะ

ท าใหความเสถยรทางความรอนลดลง ปรมาณเถานนจะเพมขนตามปรมาณของแบคทเรยเซลลโลส

ในสวนของการทดสอบสมบตเชงกลนน พบวาการเพมปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคอมโพ

สตมความตานทานตอแรงกระแทก และเปอรเซนตการดงยดลดลง แตคามอดลส และความตานทาน

ตอแรงดงจะเพมขนเมอเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลส นอกจากนจากการทดสอบการดดซมน ายง

พบวาการเพมปรมาณของแบคทเรยเซลลโลสจะท าใหคอมโพสตดดซมน าเพมขน

จากการศกษาผลของปรมาณ Silane coupling agent พบวาเมอเพมปรมาณของ Si69

แทบจะไมมผลตอคา Tm1 และ Tm2 ของวสดคอมโพสต แตท าใหเปอรเซนตความเปนผลกมแนวโนม

เพมขน นอกจากนการเพมปรมาณ Si69 จะท าใหความเสถยรทางความรอนเพมขน และปรมาณเถา

นนจะเพมขนตามปรมาณของ Si69 ในสวนของการทดสอบสมบตเชงกลนนพบวาการเพมปรมาณ

Si69 จะท าใหความตานทานตอแรงกระแทก มอดลส และความตานทานตอแรงดงเพมขน แต

เปอรเซนตการดงยดจะเพมขนเลกนอยเมอเพมปรมาณของ Si69 นอกจากนจากการทดสอบการดด

ซมน ายงพบวาการเพมปรมาณของ Si69 จะท าใหคอมโพสตดดซมน าลดลง นอกจากน เมอ

เปรยบเทยบระหวางการใชแบคทเรยเซลลโลสทมการปรบปรงพนผวดวยสารละลาย Si69 ทปรมาณ

77

5% โดยน าหนกของแบคทเรยเซลลโลส และทไมไดปรบปรงพนผว โดยใชแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ

7% โดยน าหนกของ PLA ในการเสรมแรงใหกบ PLA พบวาการใช Si69 ในการปรบปรงพนผวของ

แบคทเรยเซลลโลสนนชวยใหแบคทเรยเซลลโลสยดเหนยวกบ PLA ไดดกวาการเตมแบคทเรย

เซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว การปรบปรงพนผวของแบคทเรยเซลลโลสท าใหปรมาณผลก

เสถยรภาพทางความรอน ความตานทานตอแรงกระแทก มอดลส ความตานทานตอแรงดงยด และ

เปอรเซนตการดงยดสงกวาแบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผว ในขณะทการดดซมน าของคอม

โพสตทใชแบคทเรยเซลลโลสทผานการปรบปรงพนผวดวย Si69 จะมคานอยกวาคอมโพสตทใช

แบคทเรยเซลลโลสทไมไดปรบปรงพนผวเปนสารเสรมแรง

5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1 ควรเพมปรมาณแบคทเรยเซลลโลสทใชเปนสารเสรมแรงใหกบ PLA เนองจากผลการ

ทดสอบบางสวนยงไมชดเจนมากนกซงอาจเกดจากการเตมแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทคอนขาง

นอย

5.2.2 ควรเปลยนกรรมวธในการท าแบคทเรยเซลลโลสใหแหง เนองจากการน าแบคทเรย

เซลลโลสไปผานกระบวนการ Freeze dried มคาใชจายทคอนขางสง

รายการอางอง

รายการอางอง

1. Gunti, R., Prasad, A., and Gupta A., Preparation and Properties of Successive Alkali Treated Completely Biodegradable Short Jute Fiber Reinforced PLA Composites. Polymer Composites 2015. 2015.

2. Awal, A., Rana M., and Sain M., Thermorheological and mechanical properties of cellulose reinforced PLA bio-composites. 2014. 2014(80): p. 87-95.

3. พอลแลกตกแอซด (polylactic acid) (PLA). 15 มถนายน 2558]; Available from: http://archive.lib.cmu.ac.th/full/T/2555/amacro30355mk_ch2.

4. Martins, I., Sandra P., Lúcia O., Carmen S., Carlos P., and Alessandro G., New biocomposites based on thermoplastic starch and bacterial cellulose. 2009. 2009(69): p. 2163-2168.

5. พอลเมอร วสดเอนกประสงค. 13 มถนายน 2558]; Available from: http://www.vcharkarn.com/varticle/18774/.

6. วสดทเรยกวา คอมโพสต (composites) คอวสดประเภทใด. 13 มถนายน 2558]; Available from: http://www.mtec.or.th/index.php/2013-05-29-09-06-21/2013-10-29-04-40-02/169.

7. พลาสตกชวภาพ (Bioplastic). 13 มถนายน 2558; Available from: http://library.dip.go.th/Industrial%20Innovation/www/innonew0-01.html.

8. อมรรตน เลศวรสรกล, Poly(lactic acid): Polyester from Renewable Resources. 2554: ภาควชาวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน.

9. Rubino, M. and Lim L., Processing technologies for poly(lactic acid). Polymer Science 2008. 2008(33): p. 820-852.

10. Lopes, M.S., Jardini A.L., and Filho R.M., Synthesis and Characterizations of Poly (Lactic Acid) by Ring-Opening Polymerization for Biomedical Applications. Chemical Engineering Transactions 2014. 2014(38): p. 331-336.

11. Anders, S. and Mikael S., Pro-perties of lactic acid based polymers and their correlation with composition. Polymer Science 2002. 2002(27): p. 1123 -1163.

12. PLA, N., เทคโนโลยของประเทศผน าดานพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ. 2558.

79

13. Bledzki, A. and Gassan J., Composites reinforced with cellulose based fibres. Polymer Science 1999. 1999(24): p. 221–274.

14. นายพฒนพงษ วนจนทก, การผลตเซลลโลสจากน าคนจากเปลอกสบปะรดโดยเชอ Acetobactor., in เทคโนโลยชวภาพ 2543, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตบางเขน.

15. Kabir, M.H., Wang H.H., and Lau K.T., Cardona Chemical treatments on plant-based natural fibre reinforced polymer composites. Composites Part B: Engineering 2012. 2012(43): p. 2883-2892.

16. Gomes, A., Matsuo T., Koichi G., and Junji O., Development and effect of alkali treatment on tensile properties of curaua fiber green composites. Applied Science and Manufacturing, 2007. 2007(38): p. 1811-1820.

17. Goriparthi, B.K., Suman K.S., and Mohan R.N., Effect of fiber surface treatments on mechanical and abrasive wear performance of polylactide/jute composites. Applied Science and Manufacturing 2012. 2012(43): p. 1800-1808.

18. Jonoobi, M., Harun J., Mathew P., and Oksman K., Mechanical properties of cellulose nanofiber (CNF) reinforced polylactic acid (PLA) prepared by twin screw extrusion. Composites Science and Technology 2010. 2010(70): p. 1742–1747.

19. Meechai, L., Sommai P., and Sarote S., Particle size of ground bacterial cellulose affecting mechanical, thermal, and moisture barrier properties of PLA/BC biocomposites. Energy Procedia 2014. 2014(56): p. 211 – 218.

20. Martins, M.G., Magina S.P., Freire S.R., Neto C.P., and Gandini A.A., New biocomposites based on thermoplastic starch and bacterial cellulose. Composites Science and Technology 2009. 2009(69): p. 2163–2168.

21. Peltola, H., Paakkonen E., Jetsu P., and Heinemann S., Wood based PLA and PP composites: Effect of fibre type and matrix polymer on fibre morphology dispersion and composite properties. Applied Science and Manufacturing, 2013. 2014(61): p. 13-22.

22. Soykeabkaew, N., Laosat N., Ngaokla A., Yodsuwan N., and Tunkasiri T., Reinforcing potential of micro- and nano-sized fibers in the starch-based biocomposites. Composites Science and Technology 2012. 2012(72): p. 845–852.

23. Cho, M.J. and Park B.D., Tensile and thermal properties of nanocellulose

80

reinforced poly(vinyl alcohol) nanocomposites. Industrial and Engineering Chemistry, 2011. 2011(17): p. 36–40.

24. Jandas, P.J., Nayak S.K., and Srivastava S.H., Effect of Surface Treatments of Banana Fiber on Mechanical, Thermal, and Biodegradability Properties of PLA/Banana Fiber Biocomposites. Polymer Composite 2011.

25. Yonghui, Z. and Mizi F., Recycled tyre rubber-thermoplastic composites through interface optimisation. RSC Advances, 2017. 2017(47): p. 29263-29270.

26. Mustafa, A.G. and Yaser D., Fabrication and enhanced mechanical properties of porous PLA/PEG copolymer reinforced with bacterial cellulose nanofibers for soft tissue engineering applications. Polymer Testing, 2017. 2017(61): p. 114-131.

27. Pu Liu, L. and Ning Yang X., Preparation and characterization of a photocatalytic antibacterialmaterial: Graphene oxide/TiO2/bacterial cellulose nanocomposite. Carbohydrate Polymers, 2017. 2017(174): p. 1078-1086.

28. Iuliana, S., Raluca N.D., and Heli K., Influence of fiber modifications on PLA/fiber composites. Behavior to accelerated weathering. Composites Part B, 2016. 2016(92): p. 19-27.

29. Natinee, L., Dolmalik J., and Manus S., Hybridized Reinforcement of Natural Rubber with Silane-Modified Short Cellulose Fibers and Silica. AppliedPolymer Science, 2011. 2011(120): p. 3242–3254.

30. Jonny, J.B., Matthew W., and Marc D., Aligned unidirectional PLA/bacterial cellulose nanocomposite fibre reinforced PDLLA composites. Reactive & Functional Polymers, 2014. 2014(85): p. 185-192.

31. Omar, F., Andrzej K.B., and Hans P.F., Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010. Progress in Polymer Science, 2012. 2012(37): p. 1552– 1596.

32. Johnsy, G. and Ramana K.V., Bacterial cellulose nanocrystals exhibiting high thermal stability and their polymer nanocomposites. Biological Macromolecules, 2011. 2011(48): p. 50-57.

33. Ons, C. and Sami B., Cellulose nanofibrils/polyvinyl acetate nanocomposite adhesives withimproved mechanical properties. Carbohydrate Polymers, 2017. 2017(156): p. 64-70.

34. Liliana, C.T., Ricardo J.B., and Eliane T., Transparent bionanocomposites with

81

improved properties prepared from acetylated bacterial cellulose and poly(lactic acid) through a simple approach. Green Chemistry, 2011. 2011(13): p. 419–427.

35. Supachok, T., Franck Q., and Masaya N., Effective Young’s Modulus of Bacterial and Microfibrillated Cellulose Fibrils in Fibrous Networks. Biomacromolecules, 2012. 2012(13): p. 1340−1349.

36. Anju, V.P. and Sunil K.N., Impact of Bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulphide on the properties of PMMA/Cellulose composite. Polymer 2017. 2017(119): p. 224-237.

37. Islam, M.S., Pickering K.L., and Foreman N.J., Influence of alkali treatment on the interfacial and physico-mechanical properties of industrial hemp fibre reinforced polylactic acid composites. Composites: Part A, 2010. 2010(41): p. 596–603.

ภาคผนวก

83

ภาคผนวก ก

ขอมลและผลการทดลองสมบตตางๆ

84

ภาคผนวก ก.1 SEM photographs ของ BC หลงจากขนตอนการผานกระบวนการ Freeze dried ท

ก าลงขยาย 50,000 เทา และ BC ทละลายออกจาก PLA

ภาพท 1 SEM photograph ของ BC ทผานกระบวนการ Freeze dried

ภาพท 2 SEM photograph ของ BC ทละลายออกจาก PLA

85

ภาคผนวก ก.2 ตารางแสดงสมบตเชงกลของ PLA และ PLA ทมการเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

ทยงไมไดปรบปรงพนผว และทปรบปรงพนผวดวย Si69 และ APDES

Impact Strength

(kJ/m2) Young’s

Modulus (MPa) Tensile Strength

(MPa) Elongation at

Break (%) PLA 3.75±0.12 2.49±0.06 61.34±0.69 4.68±0.37

PLA/1SiBC(5) 3.74±0.95 4.28±0.05 66.96±0.83 3.47±0.21 PLA/4SiBC(5) 3.62±0.29 4.75±0.10 70.77±0.94 3.34±0.10 PLA/7SiBC(5) 3.41±0.49 5.45±0.10 78.04±1.15 2.19±0.12

PLA/1APDBC(5) 3.48±0.38 2.61±0.07 62.39±0.64 2.26±0.26 PLA/4APDBC(5) 3.15±0.45 2.89±0.07 66.80±0.68 2.24±0.15 PLA/7APDBC(5) 3.04±0.29 4.18±0.06 72.41±0.67 2.09±0.07

PLA/7SiBC(1) 3.14±0.28 3.34±0.12 70.27±0.93 1.97±0.09 PLA/7SiBC(3) 3.29±0.24 4.37±0.12 71.08±0.99 2.04±0.03

PLA/7BC 3.07±0.47 3.30±0.06 67.13±0.70 1.29±0.13

86

ภาคผนวก ก.3 ตารางคาการดดซมน าของ PLA และ PLA composites จากการทดลองตอนท 1

ระยะ เวลา (วน)

น าหนกของชนงานทเพมขน (%wt)

PLA PLA/1SiBC PLA/4SiBC PLA/7SiBC PLA/1APDBC PLA/4APDBC PLA/7APDBC PLA/7BC 1 0.6823 0.6959 0.8368 0.9633 0.7081 0.9337 0.9779 0.9962 2 0.7413 0.7407 0.9493 1.0864 0.7696 1.0502 1.1038 1.1396 3 0.7994 0.8113 1.0779 1.2304 0.8250 1.1800 1.2613 1.2831 4 0.8467 0.8560 1.1207 1.3075 0.8656 1.2998 1.3708 1.4015 5 0.7758 0.8878 1.2173 1.4105 0.9528 1.3681 1.4976 1.5148 6 0.7876 0.9087 1.2890 1.5045 0.9478 1.4230 1.5716 1.6141 7 0.7891 0.9206 1.3000 1.5345 0.9617 1.4929 1.6154 1.6845 8 0.7995 0.9425 1.3438 1.5675 0.9746 1.5412 1.6555 1.7355 9 0.8171 0.9574 1.3727 1.5896 0.9914 1.5724 1.7339 1.8021 10 0.8102 0.9654 1.4136 1.6206 1.0063 1.5786 1.7839 1.8752 11 0.8113 0.9803 1.4444 1.6556 1.0122 1.6216 1.8358 1.9346 12 0.8155 0.9952 1.4733 1.7156 1.0172 1.6688 1.8942 1.9957 13 0.8223 1.0002 1.5042 1.7356 1.0320 1.6955 1.9456 2.0355 14 0.8280 1.0171 1.5172 1.7876 1.0419 1.7126 1.9856 2.0458 15 0.8270 1.0250 1.5301 1.8016 1.0469 1.7455 2.0158 2.0975 16 0.8226 1.0350 1.5540 1.8176 1.0508 1.7657 2.0578 2.1246 17 0.8190 1.0419 1.5650 1.8206 1.0568 1.7617 2.0915 2.1567 18 0.8222 1.0499 1.5710 1.8517 1.0667 1.7766 2.1213 2.1755 19 0.8198 1.0519 1.5809 1.8755 1.0687 1.7954 2.1315 2.1957 20 0.8215 1.0548 1.6078 1.8846 1.0746 1.8216 2.1649 2.2255 21 0.8235 1.0538 1.6307 1.8955 1.0766 1.8515 2.1855 2.2458 22 0.8224 1.0568 1.6257 1.9218 1.0776 1.8612 2.2015 2.2656 23 0.8205 1.0618 1.6277 1.9352 1.0795 1.8811 2.2055 2.2649 24 0.8195 1.0628 1.6327 1.9380 1.0815 1.8942 2.2098 2.2866 25 0.8215 1.0648 1.6526 1.9588 1.0825 1.9125 2.2100 2.2979 26 0.8185 1.0638 1.6596 1.9688 1.0825 1.9235 2.2116 2.3046 27 0.8195 1.0658 1.6676 1.9754 1.0825 1.9348 2.2188 2.3100 28 0.8181 1.0668 1.6686 1.9854 1.0825 1.9565 2.2214 2.3155 29 0.8186 1.0678 1.6706 1.9975 1.0835 1.9588 2.2258 2.3166 30 0.8186 1.0698 1.6716 1.9947 1.0855 1.9601 2.2288 2.3180

87

ภาคผนวก ก.4 ตารางคาการดดซมน าของ PLA และ PLA composites จากการทดลองตอนท 2

ระยะ เวลา (วน)

น าหนกของชนงานทเพมขน (%wt)

PLA PLA/7SiBC1 PLA/7SiBC3 PLA/7SiBC5

1 0.6823 1.0139 0.9466 0.9633 2 0.7413 1.1518 1.0762 1.0864 3 0.7994 1.3170 1.2431 1.2304 4 0.8467 1.4035 1.3241 1.3075 5 0.7758 1.5697 1.4871 1.4105 6 0.7876 1.6245 1.5316 1.5045 7 0.7891 1.7137 1.5864 1.5345 8 0.7995 1.7469 1.6282 1.5675 9 0.8171 1.7700 1.6654 1.5896 10 0.8102 1.8234 1.7588 1.6206 11 0.8113 1.8667 1.8084 1.6556 12 0.8155 1.9140 1.8474 1.7156 13 0.8223 1.9503 1.9256 1.7356 14 0.8280 1.9915 1.9418 1.7876 15 0.8270 2.0389 1.9571 1.8016 16 0.8226 2.0489 2.0104 1.8176 17 0.8190 2.0721 2.0114 1.8206 18 0.8222 2.1144 2.0267 1.8517 19 0.8198 2.1496 2.0638 1.8755 20 0.8215 2.1929 2.0648 1.8846 21 0.8235 2.2090 2.0819 1.8955 22 0.8224 2.2503 2.1067 1.9218 23 0.8205 2.2704 2.1105 1.9352 24 0.8195 2.2936 2.1191 1.9380 25 0.8215 2.2976 2.1458 1.9588 26 0.8185 2.2996 2.1468 1.9688 27 0.8195 2.3017 2.1573 1.9754 28 0.8181 2.3037 2.1611 1.9854 29 0.8186 2.3077 2.1639 1.9975 30 0.8186 2.3107 2.1696 1.9947

88

ภาคผนวก ก.5 ตารางคาการดดซมน าของ PLA และ PLA composites จากการทดลองตอนท 3

ระยะ เวลา (วน)

น าหนกของชนงานทเพมขน (%wt)

PLA/7SiBC1 PLA/7SiBC5 PLA/7BC

1 0.6823 0.9633 0.9962 2 0.7413 1.0864 1.1396 3 0.7994 1.2304 1.2831 4 0.8467 1.3075 1.4015 5 0.7758 1.4105 1.5148 6 0.7876 1.5045 1.6141 7 0.7891 1.5345 1.6845 8 0.7995 1.5675 1.7355 9 0.8171 1.5896 1.8021 10 0.8102 1.6206 1.8752 11 0.8113 1.6556 1.9346 12 0.8155 1.7156 1.9957 13 0.8223 1.7356 2.0355 14 0.8280 1.7876 2.0458 15 0.8270 1.8016 2.0975 16 0.8226 1.8176 2.1246 17 0.8190 1.8206 2.1567 18 0.8222 1.8517 2.1755 19 0.8198 1.8755 2.1957 20 0.8215 1.8846 2.2255 21 0.8235 1.8955 2.2458 22 0.8224 1.9218 2.2656 23 0.8205 1.9352 2.2649 24 0.8195 1.9380 2.2866 25 0.8215 1.9588 2.2979 26 0.8185 1.9688 2.3046 27 0.8195 1.9754 2.3100 28 0.8181 1.9854 2.3155 29 0.8186 1.9975 2.3166 30 0.8186 1.9947 2.3180

89

ภาคผนวก ข

การน าเสนอผลงานวจย

90

ข-1 การประชมวชาการ International Polymer Conference of Thailand (PCT-6-)

91

92

93

94

95

96

ประวตผเขยน

ประวตผเขยน

ชอ-สกล นางสาวหนงฤทย เปรมนม วน เดอน ป เกด 8 กนยายน 2534 วฒการศกษา พ.ศ. 2553 ส าเรจการศกษาระดบมธยมศกษาตอนปลาย

โรงเรยนนารวฒ จงหวดราชบร พ.ศ. 2557 ส าเรจการศกษาปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาปโตรเคมและวสดพอลเมอร มหาวทยาลยศลปากร จงหวดนครปฐม พ.ศ. 2557 ศกษาตอระดบปรญญามหาบณฑต สาขาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร มหาวทยาลยศลปากร จงหวดนครปฐม

ทอยปจจบน 77/2 ม.1 ต. ดอนขมน อ. ทามะกา จ. กาญจนบร 71120 ผลงานตพมพ Nungruthai Preamnim, Bussarin Ksapabutr, and Nattawut

Chaiyut., "Preparation and properties of bacterial cellulose reinforced poly(lactic acid) composite" International Polymer Conference of Thailand, Bangkok, Thailand, June 30-July 1, 2016.