ผลกระทบของสารคู่ควบที่มีต่อสมบัติเชิงกลและสมบัติทางความร้อนของวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตเสริมแรงด้วยเส้นใยนาโนเซลลูโลสที่ได้จากเส้นใยปอแก้ว : รายงานการวิจัย

Abstract

งานวิจัยนี้เกี่ยวข้องกับการสกัดเส้นใยเซลลูโลสจากเส้นใยปอแก้วโดยใช้กระบวนการอัลคาไลน์ทรีทเม้นท์และการเตรียมเยื่อสีขาว เส้นใยเซลลูโลสที่สกัดได้ (เส้นใย K) มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 9 ไมโครเมตร โดยมีขนาดเล็กกว่าเส้นใยเซลลูโลสทางการค้าที่สกัดจากเส้นใยฝ้าย (เส้นใย C) นอกจากนี้เส้นใย K ยังมีความเป็นผลึกและอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนสูงกว่าเส้นใย C ซึ่งเส้นใย K และเส้นใย C นำมาใช้เป็นสารตัวเติมในวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิต สารคู่ควบมาเลอิกแอนไฮไดรด์กราฟท์พอลิพรอพิลีน (MAPP) ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ มี 3 ชนิด ได้แก่ Aldrich PP-g-MA (A), Licocene PP MA 6252 GR (L) และ SCONA TPPP 8112 FA (S) ซึ่งมีโครงสร้างทางเคมีเหมือนกัน สำหรับสมบัติทางความร้อนของ MAPP พบว่า MAPP ชนิด L มีอุณหภูมิเริ่มการสลายตัวทางความร้อน อุณหภูมิการเกิดผลึก และอุณหภูมิการหลอมผลึกต่ำที่สุด ในขณะที่ MAPP ชนิด A มีอุณหภูมิเริ่มการสลายตัวทางความร้อนสูงที่สุด แต่ MAPP ชนิด S มีอุณหภูมิการเกิดผลึกและอุณหภูมิการหลอมผลึกต่ำที่สุด กระบวนการที่ใช้สำหรับการเตรียมวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตคือการบดผสมแบบสองลูกกลิ้งตามด้วยการกดอัดด้วยความร้อน ระดับปริมาณของเส้นใย K และเส้นใย C ที่เติมคือร้อยละ 1 และ 5 โดยน้ำหนัก และระดับปริมาณของสารคู่ควบ MAPP ที่เติมคือร้อยละ 0.8 และ 1 โดยน้ำหนัก จากนั้นศึกษาสมบัติความทนแรงดึง สัณฐานวิทยา และสมบัติทางความร้อนของวัสดุคอมโพสิตดังกล่าว การเติมเส้นใย K และเส้นใย C มีผลต่อสมบัติความทนแรงดึงและสมบัติทางความร้อนของวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ภาพทางสัณฐานวิทยาของวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตที่เติมเส้นใย K และ C แสดงร่องรอยการหลุดออกของเส้นใย ซึ่งชี้ถึงการยึดติดที่ไม่ดีของเส้นใยและเมทริกซ์ สำหรับการเติมสารคู่ควบ MAPP นั้น สามารถปรับปรุงสมบัติความทนแรงดึงของวัสดุพอลิพรอพิลีน คอมโพสิตที่เติมเส้นใย K และ C ให้ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเค้นแรงดึงสูงสุด และมอดุลัสของสภาพยืดหยุ่น (มากกว่าร้อยละ 85) โดยเป็นผลเนื่องมาจากการยึดติดที่ดีระหว่างเส้นใยและพอลิพรอพิลีนเมทริกซ์ ซึ่งแสดงในภาพทางสัณฐานวิทยาของวัสดุคอมโพสิตที่เติมสารคู่ควบ MAPP นอกจากนี้วัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตที่เติมด้วยเส้นใย K มีแนวโน้มของสมบัติความทนแรงดึงที่ดีกว่าวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตที่เติมด้วยเส้นใย C สำหรับผลกระทบของปริมาณของสารคู่ควบ MAPP พบว่า วัสดุคอมโพสิตที่เติมสารคู่ควบในปริมาณร้อยละ 0.8 โดยน้ำหนัก มีสมบัติความทนแรงดึงดีกว่าวัสดุคอมโพสิตที่เติมสารคู่ควบในปริมาณร้อยละ 1 โดยน้ำหนัก ในกรณีของผลกระทบของชนิดของสารคู่ควบ พบว่า สารคู่ควบชนิด A มีผลต่อมอดุลัสของสภาพยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิตมากกว่าสารคู่ควบชนิดอื่น อย่างไรก็ตาม การเติมสารคู่ควบ MAPP ไม่มีผลต่อการสลายตัวทางความร้อนของวัสดุคอมโพสิตอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งนี้วัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตที่เติมเส้นใย K และสารคู่ควบ มีอุณหภูมิเริ่มการสลายตัวทางความร้อนสูงกว่าวัสดุพอลิพรอพิลีนคอมโพสิตที่เติมเส้นใย C และสารคู่ควบ นอกจากนี้อุณหภูมิการเกิดผลึก และอุณหภูมิการหลอมผลึกของวัสดุคอมโพสิตมีผลกระทบจากการเติมสารคู่ควบเพียงเล็กน้อย