พฤติกรรมวัฏภาคและสมบัติของวัสดุเชิงประกอบชีวภาพแบบอิน-ซิทู ของกรดพอลิแลกติกและพอลิเมอร์ผลึกเหลว

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ ได้เตรียมวัสดุเชิงประกอบที่มีสมรรถนะการเสริมแรงสูงและแตกสลายทางชีวภาพได้ของพอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูงที่เสริมแรงด้วยกรดพอลิแลกติก (PLA) และพอลิเอทิลีนที่ผ่านกระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่ (rPET) โดยเปรียบเทียบกับตัวเสริมแรงพอลิเมอร์ผลึกเหลว (LCP) ซึ่งเตรียมวัสดุเชิงประกอบด้วยกระบวนการอัดรีดและดึงให้เป็นเส้นใยขณะหลอม ศึกษาอิทธิพลของวัฏภาคกระจาย (PLA และ rPET) รวมทั้งสารเสริมสภาพเข้ากันได้ที่มีต่อวิทยากระแส เสถียรภาพทางความร้อน สมบัติการทนต่อแรงดึง และสัณฐานวิทยาของวัสดุเชิงประกอบ จากการศึกษาวิทยากระแสพบว่า พอลิเมอร์ทั้งหมดมีพฤติกรรมแบบนอนนิวโตเนียน (non-Newtonian) ยกเว้น PLA ผลของอัตราส่วนความหนืด (ความหนืดของวัฏภาคกระจายต่อความหนืดของเมทริกซ์) บอกให้ทราบถึงความสามารถในการเกิดเป็นเส้นใยของ PLA และ rPET จากการศึกษาเสถียรภาพทางความร้อนพบว่า เสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุเชิงประกอบลดลงเมื่อเพิ่มปริมาณ PLA ทั้งในบรรยากาศไนโตรเจนและอากาศ การเติม rPET ลงในระบบ PE/PLA ช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนอย่างเห็นได้ชัด เมื่อพิจารณาสัณฐานวิทยาของพอลิเมอร์ที่เตรียมในรูปของเส้นอัดรีด พบว่า โดเมน PLA มีขนาดใหญ่กว่า rPET แต่ทั้ง PLA และ rPET มีโดเมนที่มีขนาดเล็กกว่า LCP จากการศึกษาสมบัติการทนต่อแรงดึงของเส้นใยพบว่า ความแข็งแรงสุดท้ายและมอดุลัสเส้นตัดสูงกว่าในกรณีของตัวอย่างเดียวกันที่อยู่ในรูปของ as-spun อย่างเช่นในกรณีของเส้นใย PE-10PLA หรือ PE-10PLA-10rPET พบว่า ความแข็งแรงสุดท้ายสูงกว่าในกรณีตัวอย่างที่เป็น as-spun มากกว่า 600 เท่า (ที่อัตราส่วนการดึงเท่ากับ 20) นอกจากนี้ สมบัติการทนต่อแรงดึงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนการดึงและปริมาณของวัฏภาคกระจาย จากการเปรียบเทียบพบว่า สมบัติการทนต่อแรงดึงของเส้นใย PE-10PLA-10rPET สูงกว่าในกรณีของตัวอย่าง PE-10PLA ซึ่งเมื่อพิจารณาจากสัณฐานวิทยา พบว่า PE-10PLA-10rPET มีการเกิดเส้นใยเล็กๆ ของวัฏภาคกระจายในเมทริกซ์ได้ดี และเส้นใยอัดตัวได้แน่นกว่าในตัวอย่าง PE-10PLA อย่างไรก็ตาม สารเสริมสภาพเข้ากันได้พบว่ามีบทบาทน้อยต่อสมบัติของพอลิเมอร์เชิงประกอบระบบนี้ ผลการวิจัยนี้บอกให้ทราบถึงความสำคัญของ PLA และ rPET ในการเป็นตัวเสริมแรงในเส้นใยของวัสดุเชิงประกอบ PE โดยเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงจะนำไปขึ้นรูปเป็นแผ่นอัดซ้อน เพื่อขยายการกระประยุกต์ใช้งานเป็นชิ้นโครงสร้างสำหรับวัสดุรับน้ำหนักทางการแพทย์ เป็นต้น

คำสำคัญ