การสังเคราะห์พอลิเมอร์ดูดซึมน้ำจากแป้งมันสำปะหลังในระดับขยายส่วน

Abstract

การสังเคราะห์พอลิเมอร์ดูดซึมนํ้าจากแป้งมันสำปะหลัง ได้กระทำในเครื่องปฏิกรณ์ถังกวนสร้างจากเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ตัวถังกวนเป็นทรงกระบอกมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 55 ซม. สูง 110 ซม. ความจุ 190 ลิตร ใบพัดเป็นรูปสีเหลี่ยมผืนผ้า 4 ใบทำมุมตั้งฉากกัน ความเร็วรอบกวน 60 รอบต่อนาที สามารถเตรียมพอลิเมอร์ดูดซึมนํ้าจากแป้งมันสำปะหลังได้ 2 วิธี วิธีแรก starch-g-Poly(acrylic acid) เตรียมผ่านปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันแบบรีดอกซ์โดยใช้ไฮโดรเจนปอร์ออกไซด์และกรดแอสคอร์บิกเป็นสารริเริ่มปฏิกิริยาและใช้เอ็น,เอ็น-เมทิลีนบิสอะคริลาไมด์เป็นสารเชื่อมขวาง ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 30 นาทีภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน โคพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ได้ถูกนำมาสะพอนิไฟด้วยสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 50% เป็นเวลา 1 ชั่วโมงและตกตะกอนในเมทานอลเกินพอได้ค่าการดูดซึมนํ้าสูงสุด 271 ± 12 กรัม/กรัม วิธีที่สองเตรียม starch-g-Poly[(acrylic acid)-co-acrylamide] โดยใช้แอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟตและเอ็น,เอ็น,เอ็น,เอ็น-เททระเมทิลเอทิลีนไดเอมีนเป็นสารริเริ่มปฏิกิริยาและใช้เอ็น,เอ็น-เมทิลีนบิสอะคริลาไมด์เป็นสารเชื่อมขวาง กรดอะคริลิกถูกนิวทรัลไลซ์ 20% ด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ก่อนทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันเกิดผ่านกระบวนการโฟมมิงโดยใช้โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตและทำให้เสถียรด้วยสารละลาย LF®127 (ความเข้มข้น 2%) ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 30 นาทีภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน นำพอลิเมอร์ที่ ลังเคราะห์ได้มาตกตะกอนในเมทานอลและอบให้แห้งที่ 65 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 24 ชั่วโมง พบว่าค่าการดูดซึมนํ้าของแป้งมันสำปะหลังกราฟต์กรดอะคริลิกและอะคริลิก/อะคริลาไมด์เป็น 865±51 และ 1270±110 กรัม/กรัม ตามลำดับ เนื่องจากการมีกลุ่มอะคริลาไมด์ในโคพอลิเมอร์ทำให้ starch-g-Poly [(acrylic acid)-co-acrylamide] ประกอบด้วยรูพรุนขนาดใหญ่ที่ถูกแยกด้วยผนังรูพรุนหนาซึ่งรูพรุนขนาดเล็กกระจายล้อมรอบจำนวนมาก ในขณะที่ starch-g-Poiy(acrylic acid) มีรูพรุนขนาดเล็กค่อนข้างใกล้เคียงกันแต่มีผนังเชื่อมระหว่างรูพรุนค่อนข้างบางมาก บทบาทของแป้งมันสำปะหลังในกราฟต์โคพอลิเมอร์คือเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ จึงไม่ก่อมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม การสังเคราะห์กราฟต์โคพอลิเมอร์ในระดับขยายส่วนด้วยวิธีที่สองจะทำได้ง่ายกว่าในการผลิตเชิงอุตสาหกรรมเนื่องจากใช้พลังงานน้อยและความหนืดของสารมัธยันต์ที่ได้ตํ่ากว่าวิธีแรก