อนุภาคนาโนพอลิเมอร์สองหน้าที่ สำหรับเป็นสารต้านเชื้อจุลชีพและลดแรงตึงผิวชนิดอนุภาคของน้ำมันหล่อเย็น

Abstract

งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียมอนุภาคพอลิเมอร์ด้วยการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบอิมัลชันไอโอดีน ทรานสเฟอร์ (อิมัลชัน ไอทีพี) สำหรับต้านเชื้อจุลชีพและเป็นสารลดแรงตึงผิว ชนิดอนุภาคในน้ำมันหล่อเย็น ก่อนทำการเตรียมอนุภาคพอลิเมอร์ ในขั้นตอนแรก ทำการเตรียมมอนอเมอร์ควอเทอร์นารี แอมโมเนียม ให้มีหมู่อัลคิล 12 หน่วย (คิวเอซี[subscript12]) จากนั้น คิวเอซี[subscript12] ถูกใช้ในการเตรียมสารโยกย้าย สายโซ่มหภาค โดยการสังเคราะห์พอลิเมอร์ร่วมกับ [2-(เมทาคริโลอิลออกซี)เอทิล]ไตรเมทิล-แอมโมเนียม คลอไรด์ (เอ็มทีเอ็มเอ) ด้วยการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบสารละลาย ไอโอดีน ทรานสเฟอร์ (โซลูชัน ไอทีพี) สารโยกย้ายสายโซ่มหภาค ที่ได้ คือ พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12])-ไอ จะถูกใช้เป็นทั้งสารลดแรงตึงผิวและสารโยกย้ายสายโซ่ในอิมัลชัน ไอทีพี ในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ร่วมของเมทิล เมทาคริเลต (เอ็มเอ็มเอ)-สไตรีน (เอส) อนุภาคพอลิเมอร์ที่ได้คือ พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) [subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส)[subscript426] ที่มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยเท่ากับ 54,000 กรัม/โมล และความยาวสายโซ่ในส่วนของ พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) และ พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส) เท่ากับ 12 และ 462 หน่วยซ้ำ ตามลำดับ โดยที่อัตราส่วนของ เอ็มเอ็มเอ:เอส ที่ใช้เท่ากับ 1:1 คืออนุภาคพอลิเมอร์ที่เหมาะสำหรับใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดอนุภาคของการเตรียมน้ำมันหล่อเย็น โดยที่อนุภาคพอลิเมอร์มีลักษณะเป็นทรงกลม ผิวเรียบ ซึ่งมีประจุเป็นบวก (ค่าความเป็นประจุที่ผิว เท่ากับ +66 เอ็มวี) ที่ผิว มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยโดยจำนวนและเฉลี่ยโดยปริมาตรเท่ากับ 90 และ 109 นาโนเมตร ตามลำดับ นอกจากนี้ อนุภาค พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) [subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส) [subscript462] ยังสามารถยับยั้งเชื้อ เอส.ออเรียส และ อี.โคไล ได้อย่างน่าพอใจ ในขั้นตอนสุดท้าย อนุภาค พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) [subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส) [subscript462] ถูกใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดอนุภาคในการเตรียมน้ำมันหล่อเย็นต้นแบบ โดยการผสมกับน้ำมันแร่ ซึ่งพบว่า ที่อัตราส่วน 1:1 ของ น้ามันแร่:อนุภาค พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) [subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส)[subscript462] เป็นสภาวะที่เหมาะสม โดยอิมัลชันมีความเสถียรทางคอลลอยด์สูงที่สุด ดังนั้น สามารถสรุปได้ว่า ประสบความสำเร็จในการเตรียมอนุภาค พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12]) [subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส)[subscript462] ด้วยอิมัลชัน ไอทีพี ตามที่น้ำมันหล่อเย็นต้นแบบมีความเสถียรสูง เมื่อใช้อนุภาค พี(เอ็มทีเอ็มเอ-คิวเอซี[subscript12])[subscript12]-บี-พี(เอ็มเอ็มเอ-เอส)[subscript462] ที่มีคุณสมบัติในการต้านเชื้อจุลชีพ นอกจากการนำอนุภาคพอลิเมอร์ไปใช้ในน้ำมันหล่อเย็น ยังมีความเป็นไปได้สำหรับการนำอนุภาคพอลิเมอร์ไปประยุกต์ใช้กับงานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

This research aimed to prepare polymer particles by emulsion iodine transfer polymerization (Emulsion ITP) for antimicrobial and particulate emulsifier in cutting oil. Before preparing polymer particles, the quaternary ammonium monomer containing alkyl groups in a chain length of C[subscript12] (QAC[subscript12]) was firstly prepared. Then, it was used to prepare macro chain transfer agent (Macro-CTA) by copolymerization with 2 (methacryloyloxy) ethyl] trimethyl-ammonium chloride (MTMA) using solution iodine transfer polymerization (Solution ITP). The obtained Macro-CTA as PMTMA-QAC12) was used as both an emulsifier and a chain transfer agent in Emulsion ITP of methyl methacrylate (MMA)-styrene (S) copolymer. The obtained polymer particles with an average molecular weight of 54,000 g/mole as P (MTMA-QAC[subscript12] [subscript12]-b-P (MMA S) [subscript462] with a 12 and 462 repeating units of P(MTMA-QAC[subscript12]) and P(MMA-S) segments, respectively, where the ratio of MMA:S of 1:1 was used, that was an appropriate polymer particle as particulate emulsifier of cutting oil preparation. It was a spherical particle with a smooth surface containing positive charge (zeta Potential of +66mV) with the number- and volume-average diameter of 90 and 109 nm, respectively. Furthermore, the obtained P(MTMA-QAC[subscript12]) [subscript12]-b-P(MMA-S)[subscript462] particles were satisfyingly able to inhibit of S. Aureus and E. coli. Finally, P(MTMA-QAC[subscript12])[subscript12]-b-P(MMA-S)[subscript462] was used as a particulate emulsifier in the cutting oil model preparation by mixing with mineral oil. It was found that at 1:1 ratio of P(MTMA-QAC[subscript12])[subscript12]-b-P(MMA-S)[subscript462] to mineral oil was the optimal condition where the emulsion provided the highest colloidal stability. Therefore, it can be concluded that P(MTMA-QAC[subscript12])[subscript12]-b-P(MMA-S)[subscript462] particles were successfully prepared by Emulsion ITP. The cutting oil model provided the high stability when P(MTMA-QAC[subscript12])[subscript12]-b-P(MMA-S)[subscript462] particles with antimicrobial property were used. Besides, the cutting oil preparation, the obtained polymer particles were applied for other related applications.