สมบัติเชิงกล และสมบัติทางความร้อนของพอลิแลกติกแอซิด/โคพอลิเอสเทอร์อิลาสโตเมอร์/เบนโทไนต์ นาโนคอมพอสิต

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการเตรียมพอลิเมอร์ผสมและนาโนคอมพอสิตจากพอลิแลกติกแอซิด (พีแอลเอ) เทอร์โมพลาสติกโคพอลิเอสเตอร์อิลาสโตเมอร์ (ไฮเทรล) และเบนโทไนต์โดยกระบวนการหลอมผสมด้วยเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่และเครื่องฉีดแบบ ชิ้นงานที่เตรียมได้ถูกนำไปทดสอบเพื่อเปรียบเทียบสมบัติเชิงกล สัณฐานวิทยา สมบัติทางความร้อน และสมบัติเชิงกลพลวัต ขั้นตอนแรกทำการผสมพีแอลเอกับไฮเทรลปริมาณร้อยละ 5 ถึง 30 โดยน้ำหนัก ในบรรดาพอลิเมอร์ผสมพีแอลเอ/ไฮเทรลทั้งหมด 6 อัตราส่วน พบว่า พอลิเมอร์ผสมที่เติมไฮเทรลร้อยละ 30 โดยน้ำหนัก แสดงความทนแรงกระแทกและการยืดตัว ณ จุดขาดสูงที่สุด โดยมีค่าสูงกว่าของพีแอลเอบริสุทธิ์ 3.2 และ 10.6 เท่า ตามลำดับ ซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนสภาพจากวัสดุแบบเปราะเป็นอ่อนเหนียว ในขณะที่ยังส์มอดุลัส ความทนแรงดึง และเสถียรภาพทางความร้อนของพอลิเมอร์ผสมมีค่าลดลง อย่างไรก็ตาม พอลิเมอร์ผสมพีแอลเอ/ไฮเทรล อัตราส่วน 70/30 โดยน้ำหนัก ได้ถูกเลือกเพื่อนำไปเตรียมเป็นนาโนคอมพอสิตโดยการเติมเบนโทไนต์ 3 ระดับ (1, 3 และ 5 ส่วนโดยน้ำหนักต่อร้อยส่วนของพอลิเมอร์ผสม) เพื่อลดข้อบกพร่องดังกล่าว สมบัติของนาโนคอมพอสิตที่เตรียมได้ถูกตรวจสอบและเปรียบเทียบกับของพอลิเมอร์ผสมล้วน ซึ่งพบว่า ความทนแรงกระแทกและการยืดตัว ณ จุดขาดของนาโนคอมพอสิตทุกอัตราส่วนมีค่าต่ำกว่าของพอลิเมอร์ผสมล้วน ขณะที่ยังส์มอดุลัสและความทนแรงดึงมีค่าใกล้เคียงกับของพอลิเมอร์ผสมล้วน อย่างไรก็ตาม การเติมเบนโทไนต์ในพอลิเมอร์ผสมพีแอลเอ/ไฮเทรลอัตราส่วน 70/30 โดยน้ำหนักมีผลทำให้นาโนคอมโพสิตมีเสถียรภาพทางความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

In this research, polymer blends and nanocomposites based on poly (lactic acid) (PLA), thermoplastic copolyester elastomer (hytrel) and bentonite (BN) were prepared by melt blending process using a co-rotating twin screw extruder and injection molding machine. The obtained samples were comparatively investigated for their mechanical, morphological, thermal and dynamic mechanical properties. The first step was the blending of 5–30 wt% of hytrel with PLA was initially prepared. Among the six of PLA/hytrel blends, the one with 3 0 wt% of hytrel showed the highest impact strength and elongation at break which were 3.2 and 10.6 fold over those of the pure PLA respectively. This indicated the sign of brittle-to-ductile transition along with the reduction of Young’s modulus, tensile strength, and thermal stability. However, the 70 /3 0 (w/w) PLA/hytrel blend was subsequently chosen for preparing nanocomposites with three loading levels of BN (1, 3 and 5 parts by weight per hundred of polymer blends) to minimize these shortcomings. The properties of the nanocomposites gained were investigated and further compared with those of the neat 7 0 / 3 0 (w/w) PLA/hytrel blend. The impact strength and elongation at break of all the nanocomposites were lower than those of the neat blend while the Young's modulus and tensile strength was close to that of the the neat blend. However, the addition of BN in the PLA/hytrel blend for 70/30 (w/w) resulted apparently in an increase of thermal stability in nanocomposites.