Properties of polymer composite from bamboo charcoal powder and polylactic acid

โดย อนุพล พุฒซ้อน

ปี 2562

บทคัดย่อ

งานวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการขึ้นรูปเส้นใยและสมบัติของวัสดุผสมพอลิแลกติกแอซิดกับผงถ่านไม้ไผ่ วัตถุดิบที่ใช้มี 3 ชนิด คือ พอลิแลคติกแอซิด (PLA), bamboo-charcoal polylactic compounds (bamboo-charcoal PLA), และ compatibilizer polylactic compounds (PE-g-MA PLA) จากนั้นนำมาผสมเพื่อดูความเป็นไปได้ในการขึ้นรูปเส้นใย โดยกำหนดให้มีทั้งหมด 13 การทดลอง ทำการขึ้นรูปเส้นใยด้วยเครื่อง Single Screw Extruder โดยผ่านหัวสปินเนอร์เร็ท 24 รู อุณหภูมิที่ 230 องศาเซลเซียส ความเร็วสกรู 8 rpm ความเร็วการม้วน 400 (m/min) ลักษณะการขึ้นรูป เส้นใยที่อัตราส่วนผสมของผงถ่านไม้ไผ่ 1% สามารถขึ้นรูปได้ต่อเนื่อง ส่วนเส้นใยที่อัตราส่วนผสมของผงถ่านไม้ไผ่ 3% สามารถขึ้นรูปได้แต่มีแนวโน้มว่าเส้นใยจะขาดเมื่อผ่านไปไม่กี่นาที และและเส้นใยที่อัตราส่วนผสมของผงถ่านไม้ไผ่ 5% สามารถขึ้นรูปได้ แต่ได้เส้นใยที่ไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากเส้นใยขาดเมื่อฉีดผ่านหัวสปินเนอร์เร็ทเส้นใยที่มีค่า Tensile strength สูงสุดคือเส้นใยที่มี bamboo charcoal 1% PE-g-MA 1.5% โดยมีค่าอยู่ที่ 30 MPa เนื่องจากการเติม Bamboo charcoal ทาให้ค่า Tensile strength ลดลง แต่เมื่อเติม PE-g-MA เป็นสารช่วยเพิ่มการยึดเกาะ PLA และ Bamboo charcoal ทำให้สมบัติเชิงกลด้านความแข็งแรงเพิ่มขึ้น เส้นใยที่มีค่า Sonic modulus สูงสุดคือเส้นใยที่มี bamboo charcoal 5% PE-g-Ma 1.5% โดยมีค่าเท่ากับ 1.92Km/sec เนื่อง จาก เ มื่อเราเ ติม PE-g-MA ทำให้ค่า Sonic modulus มีแนวโน้วสูงขึ้นเพราะ PE-g-MA เข้าไปช่วยทำให้ความหนาแน่นและการกระจายตัวของผงถ่านไม้ไผ่ใน เส้นใยเส้นใยที่มีค่า Moisture content ต่ำสุดคือเส้นใย bamboo charcoal 5% PE-g-MA1.5% อยู่ที่ 0.37% จากการทดสอบสมบัติโดยรวมเส้นใยและความสามารถในการขึ้นรูป เส้นใยคือ bamboo charcoal 1% PE-g-MA 1.5 % เป็นเส้นใยที่เหมาะสมที่สุด

Abstract

This research is to study feasibility of fiber forming and their properties using bamboo charcoal polylactic polymer compounds. The materials used in the experiments are polylactic virgin (PLA), bamboo-charcoal polylactic compounds ( bamboo-charcoal PLA), and compatibilizer polylactic compounds (PE-g-MA PLA). The compound ratio between the three materials were altered to conduct 13 experiments to study feasibility of their fiber forming using single screw extruder machine with 24-holes spinneret, screw speed 8 rpm, temperature at 230°C, and winding speed 400 m/min.

The polymer compound that had the highest persistence extrusion is the PLA polymer compound with 1.0% of bamboo-charcoal. The fiber extrusion from the PLA polymer compounds with 3.0% of bamboo-charcoal had tendency to break after a few minute of the production. The PLA polymer compound with 5.0% of bamboo-charcoal faced difficulty of fiber breaking soon after emerge from the spinneret. The compound fiber with the highest tensile strength property, 30 MPa, is the fiber with 1.0% bamboo charcoal and 1.5% PE-g-MA, due to the least percentage of bamboo-charcoal and the highest percentage of the compitibilizer. The compound fiber with the highest sonic modulus, 1.92Km/sec is the fiber with 5.0% bamboo charcoal and 1.5% PE-g-MA, due to bamboo-charcoal particles that thoroughly scattered in the fibers. On the other hand, the compound fiber with 5.0% bamboo charcoal and 1.5% PE-g-MA has the lowest moisture content, 0.37% by weight. The assumption of this research was to product the compound fiber with the highest feasibility and adequate properties, therefore, the fiber with 1.0% bamboo charcoal and 1.5% PE-g-MA is the most practicable.

Download: Properties of polymer composite from bamboo charcoal powder and polylactic acid