2555 ิทยาลัิลปากรยศ - silpakorn university · 2014. 10. 22. ·...

การเตรยมวสดคอมโพสต ความเขากนได และสมบตของนาโนซลเวอร พอลแลกตกแอซด /พอลบวทลนซคซเนต

โดย นายศศพงศ สนทรเตม

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2555 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

สำนกหอ

สมดกลาง

การเตรยมวสดคอมโพสต ความเขากนได และสมบตของนาโนซลเวอร พอลแลกตกแอซด / พอลบวทลนซคซเนต

โดย นายศศพงศ สนทรเตม

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2555 ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

สำนกหอ


SILVER NANO/ POLY (LACTIC ACID)/ POLY (BUTYLENE SUCCINATE)

NANOCOMPOSITE : PREPARATION, COMPATIBILITY AND PROPERTIES

By

Mr. Sasipong Sunthontem

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree

Master of Engineering Program in Polymer Science and Engineering

Department of Materials Science and Engineering

Graduate School, Silpakorn University

Academic Year 2012

Copyright of Graduate School, Silpakorn University

สำนกหอ


บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร อนมตใหวทยานพนธเรอง “ การเตรยมวสดคอม- โพสต ความเขากนได และสมบตของนาโนซลเวอรพอลแลกตกแอซด / พอลบวทลนซคซเนต ” เสนอโดย นายศศพงศ สนทรเตม เปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

…..……........................................................... (ผชวยศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ)

คณบดบณฑตวทยาลย วนท..........เดอน.................... พ.ศ...........

อาจารยทปรกษาวทยานพนธ อาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต คณะกรรมการตรวจสอบวทยานพนธ .................................................... ประธานกรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐกาญจน หงสศรพนธ) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ (ดร.ศรพงษ โรจนลอชย) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ .................................................... กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.บศรนทร เฆษะปะบตร) (อาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต) ............/......................../.............. ............/......................../..............

สำนกหอ


ง

52402236 : สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร คาสาคญ : พอลแลกตกแอซด/ พอลบวทลนซคซเนต/ อนภาคซเวอร ศศพงศ สนทรเตม : การเตรยมวสดคอมโพสต ความเขากนได และสมบตของนาโนซลเวอรพอลแลกตกแอซด / พอลบวทลนซคซเนต. อาจารยทปรกษาวทยานพนธ : อ.ดร.ณฐวฒ ชยยตต. 152 หนา. งานวจยนไดศกษาและปรบปรงความเขากนไดของพอลเมอรผสมระหวาง PLA กบ PBS

และการเตรยมคอมโพสตกบอนภาคซลเวอร เพอใหมสมบตเชงกล สมบตทางความรอนทด สามารถปองกนเชอแบคทเรยได และปรบปรงการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในคอมโพสต เมอผสม PLA กบ PBS สงผลให Tensile modulus, Tensile strength, Flexural modulus, Flexural strength และ Tg มแนวโนมลดลง แต Elongation at break ความเปนผลกและความเสถยรทางความรอนมแนวโนมเพมขนตามอตราสวน PBS ทเพมขน อยางไรกตามเมอสงเกตภาพ SEM ของพนผวรอยแตกหกกพบวาเมอมปรมาณของ PBS เพมขนถง 20 wt% จะสงเกตเหนการแยกกนระหวางเฟสของ PLA และ PBS ดงนนจงไดทาการสงเคราะห PLA-MA-PBS เพอใชเปน Compatibilizer ในการปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS โดยไดทาการปรบเปลยนปรมาณของ MA ใน Compatibilizer ซงพบวาปรมาณของ MA เพมมากขนสงผลใหความเขากนไดระหวางเฟสของ PLA

และ PBS มความเขากนไดมากขนรอยแยกระหวางเฟสของพอลเมอรทงสองลดลง Elongation at

break ความเปนผลกและความเสถยรทางความรอนมแนวโนมเพมขน อยางไรกตามสงผลเพยงเลกนอยตอ Tensile modulus, Tensile strength, Flexural modulus, Flexural strength และ Tg

สาหรบการเตรยม PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตเพอศกษาการตานเชอแบคทเรย พบวาความสามารถในการตานเชอแบคทเรย ความเปนผลกและความเสถยรทางความรอนเพมมากขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรทเพมมากขน แตอยางไรกตามกพบการเกาะกลมกนของอนภาคซลเวอร และเกดการแยกกนระหวางเฟสของพอลเมอรในคอมโพสต ซงสงผลใหมสมบตเชงกลทแยลงกวาเดม ดงนนจงไดมการปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอรดวย MPA เพอปองกนการรวมกลมกนของอนภาคซลเวอร และเพมแรงระหวางอนภาคซลเวอรและพอลเมอร ซงพบวาการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตมการกระจายตวดขน ทาใหสมบตเชงกลดขน แตทาใหความเปนผลก ความเสถยรทางความรอนและการตานเชอแบคทเรยลดลงเลกนอย ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ลายมอชอนกศกษา........................................ ปการศกษา 2555 ลายมอชออาจารยทปรกษาวทยานพนธ ........................................

สำนกหอ


จ

52402236 : MAJOR : POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING KEY WORD : POLY(LACTIC ACID)/ POLY(BUTYLENE SUCCINATE)/ SILVER SASIPONG SUNTHONTEM : SILVER NANO/ POLY (LACTIC ACID)/ POLY (BUTYLENE SUCCINATE) NANOCOMPOSITE : PREPARATION, COMPATIBILITY AND PROPERTIES. THESIS ADVISOR : NATTAWUT CHAIYUT, Ph.D. 152 pp. This thesis was to study about miscibilty improvement of PLA/PBS blends and to prepare PLA/PBS/silver composites, which aim to improve mechanical, thermal and antibacterial properties and to improve distribution of silver particles in the composites. Blending of PLA with PBS made tensile modulus, tensile strength, flexural modulus, flexural strength and Tg decreased, whereas elongation at break, crystallinity and thermal stability increased with increasing of PBS composition. Phases separation between PLA and PBS occurred as PBS composition was higher than 20 wt% under SEM. Therefore, PLA-MA-PBS was synthesized as a compatibilizer to improve miscibility of PLA/PBS blends. The increasing of MA containing in compatibilizer led to enhance miscibility of PLA/PBS blends. Phases separation was improved, as well as elongation at break, crystallinity and thermal stability. However, compatibilizer did not affect to tensile modulus, tensile strength, flexural modulus, flexural strength and Tg. Mixing of silver particles to PLA/PBS blends was to enhance antibacterial property, crystallinity and thermal stability which was increased with increasing of silver containing in the composites. However, agglomeration of silver particles and phases separation could be found, causing poor mechanical properties of the composites. Hence, silver particles were modified by surface functionalization with MPA to prevent particles agglomeration and increase interaction between silver particles and polymer matrix. Finally, good distribution of silver particles in the composites resulted in good mechanical properties. However, crystallinity, thermal stability and antibacterial slightly drop.

Department of Materials Science and Engineering Graduate School, Silpakorn University Student's signature ........................................ Academic Year 2012 Thesis Advisor's signature ........................................

สำนกหอ


ฉ

กตตกรรมประกาศ วทยานพนธฉบบนสาเรจลลวงไปไดกเพราะไดรบการสนบสนนจากหลายบคคลและหนวยงาน ผจดทาตองขอขอบคณบรษท พททโพลเมอร มารเกตตง จากด ในการอนเคราะหเมดพลาสตกพอลบวทลนซคซเนต (PBS) สาหรบใชในงานวจย ขอบคณสถาบนคนควาและพฒนาเทคโนโลยการผลตทางอตสาหกรรม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร ในการใหบรการเครอง Injection molding สาหรบขนรปชนงานตวอยาง ขอขอบคณคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร ในการใหบรการเครองมอทดสอบ Nuclear magnetic resonance spectrometer (NMR) Scanning electron Microscope (SEM) และ Wide Angle X-ray diffractometer (WAXD) รวมถงการใหคาปรกษา และคาแนะนาตางๆ ขอขอบพระคณอาจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต อาจารยทปรกษาวทยานพนธทใหคาแนะนา ชแนวทาง ใหคาปรกษา และความชวยเหลอตลอดชวงเวลาการดาเนนงานวจย ขอขอบพระคณคณพนจ เจยรระลก นกวทยาศาสตรประจาภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสดทชวยจดเตรยมอปกรณ และสารเคม รวมถงใหคาแนะนาทมประโยชนตองานวจยในหลายๆ เรอง ขอขอบพระคณคณทพาภรณ ทรพยสมบรณ นกวทยาศาสตรประจาภาควชาเทคโนโลยชวภาพทใหความรเกยวกบการศกษาการตานเชอแบคทเรย รวมถงการใหความอนเคราะหวสดและอปกรณในการทดลอง ขอขอบพระคณคณไพโรจน ตงศภธวช วศวกรประจาภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสดในยามทอปกรณ เครองมอ และหองปฏบตการเกดการชารดเสยหาย ชวยซอมแซมใหกลบมาใชงานไดตามปกต และขอบพระคณภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสดและอาจารยทกๆ ทานทสงสอนใหความรจนสาเรจการศกษา ขอบคณเพอนๆ ป โททกคนทใหความชวยเหลอมาโดยตลอด ขอขอบคณนางสาว ปรมภาวรรณ ขนคา ในการแนะนาการใชโปรแกรมคอมพวเตอรทใชในการทาวทยานพนธรวมถงคอยเตอนสต และใหกาลงใจ ขอบพระคณมหาวทยาลยศลปากร วทยาเขตพระราชวงสนามจนทรสาหรบความสขในรวมหาวทยาลย สดทายนขอขอบพระคณคณพอสพร และคณแมจรรยา สนทรเตม ทสนบสนนในทกๆ เรองตลอดการศกษาและการดาเนนงานวจย ขอขอบคณนางสาวศศวรรณ และนายวศน สนทรเตมนองสาวและนองชายทใหกาลงใจตลอดเวลา

สำนกหอ


ช

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย………………………………………………………………………….. ง

บทคดยอภาษาองกฤษ………………………………………………………………………. จ

กตตกรรมประกาศ…………………………………………………………………………... ฉ

สารบญตาราง……………………………………………………………………………….. ฎ สารบญภาพ………………………………………………………………………………….. ฐ

บทท 1 บทนา……………………………………………………………………………… 1

ความเปนมาและความสาคญของปญหา……………………………………... 1 วตถประสงคของงานวจย……………………………………………………. 3 แนวคดและสมมตฐานของงานวจย………………………………………….. 3

ขอบเขตและขอจากดของงานวจย…………………………………………… 3

ขนตอนการดาเนนงานวจย…………………………………………………... 4 ผลทคาดวาจะไดรบ………………………………………………………….. 4

2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ……………………………………………………. 5

พลาสตกชวภาพ (Bioplastic)………………………………………………... 5

พอลแลกตกแอซด Poly(lactic acid) (PLA) ………………………………… 9

พอลบวทลนซคซเนต Poly(butylene succinate) (PBS) …………………….. 14

พอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PBS (PLA/PBS blends) …………………. 15

แบคทเรย………………………………………………................................. 18

การตานเชอแบคทเรยของอนภาคซลเวอร…………………………………… 19

3 วธการดาเนนงานวจย………………………………………………........................ 23 สารเคมทใชในการทดลอง………………………………………………....... 23

เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง……………………………………. 24

เครองมอทใชในการวเคราะห……………………………………………….. 25

วธการดาเนนงานวจย………………………………………………............... 25

สำนกหอ


ซ

บทท หนา การเตรยม PLA/PBS blends…………………………………………... 25

การสงเคราะห Compatibilizer (PLA-MA-PBS) ……………………… 25 การสงเคราะห PLA-MA………………………………………… 25 การสงเคราะห PLA-MA-PBS…………………………………... 27 การปรบปรงความเขากนไดของ PLA/PBS blends……………………. 28 การสงเคราะหอนภาคซลเวอรระดบนาโน…………………………….. 28 การเตรยมคอมโพสตของ PLA/PBS/ซลเวอร…………………………. 29 การปรบเปลยนหมฟงกชนบนอนภาคซลเวอร………………………… 30 การเตรยมคอมโพสตของอนภาคซลเวอรทผานการปรบเปลยนหม ฟงกชนบนอนภาคซลเวอรกบพอลเมอรผสม PLA/PBS………… 30 การทดสอบ SEM………………………………………………............ 31 การทดสอบสมบตเชงกล……………………………………………… 31 การทดสอบสมบตทางความรอน……………………………………… 31 การทดสอบการตานทานเชอแบคทเรย………………………………... 32 การเตรยม Stock เชอแบคทเรย………………………………….. 32

การเตรยม Nutrient Broth……………………………………….. 32

การเตรยมเชอแบคทเรยสาหรบการทดสอบ…………………….. 33

การเตรยมตวอยางสาหรบการทดสอบการตานเชอแบคทเรย…… 33

การทดสอบการตานเชอแบคทเรย……………………………….. 33

การทา Dilution………………………………………………….. 34

การเพาะเชอแบคทเรย…………………………………………… 35

การนบจานวนแบคทเรย………………………………………… 36 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง………………………………………….. 37

การศกษาพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PBS (PLA/PBS blend)………… 37

สณฐานวทยา…………………………………………………………... 37 สมบตเชงกล…………………………………………………………… 39

การทดสอบการดง (Tensile test)………………………………... 39

การทดสอบการดดโคง (Flexural test)…………………………... 42

สำนกหอ


ฌ

บทท หนา การทดสอบสมบตทางความรอน……………………………………… 44

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC……………………… 44

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA……………………... 47

การสงเคราะห Compatibilizer (PLA-MA-PBS)…………………………….. 48

การสงเคราะห PLA-MA………………………………………………. 49

การสงเคราะห PLA-MA-PBS………………………………………… 51

การปรบปรงความเขากนไดของพอลเมอรผสม PLA/PBS ดวย

Compatibilizer……..……………………………………………..…… 55

สณฐานวทยา…………………………………………………………... 55

สมบตเชงกล…………………………………………………………… 56



สมบตทางความรอน…………………………………………………... 62



การสงเคราะหอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตร……………………………... 65

PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต……………………………………………….. 74

สณฐานวทยา…………………………………………………………... 74

สมบตเชงกล…………………………………………………………… 77



สมบตทางความรอน…………………………………………………... 83



การปรบเปลยนหมฟงกชนบนอนภาคซลเวอร………………………… 86

สณฐานวทยา…………………………………………………………... 88

สมบตเชงกล…………………………………………………………… 90


สำนกหอ


ญ

บทท หนา การทดสอบการดดโคง (Flexural test)…………………………... 93

สมบตทางความรอน…………………………………………………... 95 การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC……………………… 95


การทดสอบสมบตการตานทานเชอแบคทเรย (Antibacterial)………… 99 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ……………………………………………… 102

สรปผลการทดลอง…………………………………………………………... 102

ขอเสนอแนะ……………………………………………………………….... 105

รายการอางอง………………………………………………………………………………... 106

ภาคผนวก………………………………………………………………………………….... 112

ภาคผนวก ก ผลการทดสอบการดง (Tensile test)………………………….. 113

ภาคผนวก ข ผลการทดสอบการดดโคง (Flexural test)................................. 120

ภาคผนวก ค ผลการไตเตรด PLA-MA และ PLA-MA-PBS……………….. 127

ภาคผนวก ง การคานวณ %Crystallinity…………………………………… 130

ภาคผนวก จ 1H NMR spectra……………………………………………… 133

ภาคผนวก ฉ ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย และการคานวณ……….. 139

ภาคผนวก ช SEM อนภาคซลเวอร………………………………………… 144

ประวตผวจย…………………………………………………………………………………. 152

สำนกหอ


ฎ

สารบญตาราง

ตารางท หนา

1 สญลกษณและสดสวนการผสมของสารเคมชนดตางๆ สาหรบการเตรยมพอล เมอรผสมและสงเคราะห PLA-MA…………………………………………. 26

2 สดสวนการผสมของสารเคมในการสงเคราะห PLA-MA-PBS…………………... 27 3 สดสวนของสารตงตนทใชในการสงเคราะหอนภาคซลเวอร…………………….. 29 4 Dilution factor ของแตละหลอดทดลองทมการเจอจางเชอแบคทเรย…………….. 35

5 การทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ …………………………………………………………… 46

6 การทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……………………………………………………………. 48

7 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความ เขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ…………………………………… 63

8 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความ เขากนไดดวย Compatibilizer ………………………………………………. 65

9 ขนาดผลกของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได…………………………….. 69 10 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตท

ปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ………………………………………….......... 84 11 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตท

ปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ………………………………………….......... 86

12 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA………………….. 97

13 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA………………….. 99

14 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย E.coli และ S.aureus ของ PLA/PBS/ซลเวอร คอมโพสตชนดตางๆ………………………………………………………... 100

15 ผลการทดสอบการดงของ PLA…………………………………………………... 114

16 ผลการทดสอบการดงของ PBS…………………………………………………… 114

สำนกหอ


ฏ

ตารางท หนา 17 ผลการทดสอบการดงของ PLA90………………………………………………... 115

18 ผลการทดสอบการดงของ PLA80………………………………………………... 115

19 ผลการทดสอบการดงของ PLA70………………………………………………... 116 20 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15……………………………………….. 116 21 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB30………………………………………... 117 22 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB45………………………………………... 117 23 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag1%………………………………... 118 24 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag2%………………………………... 118 25 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag3%………………………………... 119

26 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………. 119 27 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA……………………………………………… 121 28 ผลการทดสอบการดดโคงของ PBS………………………………………………. 121 29 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA90…………………………………................ 122 30 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80…………………………………................ 122 31 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA70…………………………………................ 123 32 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15………………………………….... 123 33 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB30………………………………….... 124 34 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB45………………………………….... 124 35 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag1%…………………………… 125 36 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag2%…………………………… 125 37 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag3%…………………………… 126 38 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………….. 126 39 ผลการไตเตรด PLA-MA ดวย KOH……………………………………………… 128 40 ผลการไตเตรด PLA-MA-PBS ดวย KOH………………………………………... 128 41 คา H/

c Hm และ %Crystallinity ของตวอยางตางๆ…………………………... 131 42 ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย E. coli……………………………………... 142 43 ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย S. aureus…………………………………... 142 44 Dilution factor ของแตละหลอดทดลองทมการเจอจางเชอแบคทเรย…………….. 142

สำนกหอ


ฐ

สารบญภาพ

ภาพท หนา 1 โครงสรางทางเคมของ (a) D-lactic acid และ (b) L-lactic acid…………………… 11

2 การสงเคราะห PLA……………………………………………………………….. 12

3 โครงสรางทางเคมของ PBS……………………………………………………….. 15

4 การสงเคราะห 1,4-บวเทนไดออลจากสารตงตนทางปโตรเคม และวตถดบ

ทปลกทดแทนใหมได……………………………………………………….. 15

5 โครงสรางของเซลลแบคทเรย…………………………………………………….. 18

6 SEM บรเวณพนผวของรอยแตกหกของตวอยาง (a) PLA (b) PLA90

(c) PLA80 (d) PLA70 และ (e) PBS ทกาลงขยาย 2000 เทา………………... 38

7 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ………………………………………………………………….. 40

8 Tensile modulus ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ………. 41 9 Tensile strength ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……….. 41

10 Elongation at break ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ…… 42 11 Flexural modulus ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……... 43 12 Flexural strength ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……… 44 13 DSC thermogram ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……... 46 14 TGA thermogram ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ……... 47

15 โครงสรางทางเคมของ PLA-MA…………………………………………………. 49 16 1H NMR spectra ของ (a) PLA (b) PLA-MA (LM45) และ

(c) ภาพขยาย PLA-MA (LM45)……....................................................................... 50 17 แสดงโครงสรางทางเคมของ PLA-MA-PBS……………………………………… 51 18 ความสามารถในการละลายของตวอยางแตละชนดใน THF โดย (a) การละลาย

ของตวอยางชวงเรมตน และ (b) หลงจากทงไวประมาณ 12 ชวโมง…............ 53

19 1H NMR spectra ของ (a) PLA (b) PBS และ (c) PLA-MA-PBS (LMB15)

หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF…………………………………. 54

สำนกหอ


ฑ

ภาพท หนา 20 SEM ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย Compatiblizer ชนด

ตางๆ โดย (a) PLA80 (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB30 และ

(d) PLA80LMB45…………………………………………………………... 56

21 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA/PBS blends ทปรบปรง

ความเขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ……………………………… 58

22 Tensile modulus ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย

Compatibilizer ชนดตางๆ…………………………………………………… 58

23 Tensile strength ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


24 Elongation at break ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


25 Flexural modulus ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


26 Flexural strength ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


27 DSC thermogram ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


28 TGA thermogram ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย


29 แผนภาพขนตอนปฏกรยาการเกดอนภาคซลเวอร………………………………… 65

30 XRD pattern ของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได …….…………………… 66

31 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Diethyl amine

โดย (a) 25 mM (Ag1) (b) 50 mM (Ag2) และ (c) 100 mM (Ag3) ท

กาลงขยาย 5, เทา………………………………………………………… 68

32 ขนาดอนภาคเฉลยของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได……………………... 69

33 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Glucose


กาลงขยาย 5, เทา………………………………………………………… 71

สำนกหอ


ฒ

ภาพท หนา 34 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Silver nitrate


กาลงขยาย 5, เทา………………………………………………………… 73

35 SEM ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต โดย (a) PLA80LMB15

(b) PLA80LMB15-Ag1% (c) PLA80LMB15-Ag2% และ

(d) PLA80LMB15-Ag3%................................................................................ 75

36 SEM ในโหมด Back scattered ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต

(a) PLA80LMB15-Ag1% (b) PLA80LMB15-Ag2% และ

(c) PLA80LMB15-Ag3%................................................................................ 76

37 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต

ทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ………………………………………………. 78

38 Tensile modulus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 79

39 Tensile strength ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 80

40 Elongation at break ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 80

41 Flexural modulus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 82

42 Flexural strength ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 82

43 DSC thermogram ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 84

44 TGA thermogram ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอร

ตางๆ…………………………………………………………………………. 85

45 โครงสรางของอนภาคซลเวอรทไดปรบปรงพนผวดวย 3-Mercaptopropionic acid (MPA)………………………………………………………………………. 87

สำนกหอ


ณ

ภาพท หนา 46 FTIR spectra ของ (a) อนภาคซลเวอรทไมมการปรบปรงผว และ (b) อนภาค

ซลเวอรทไดปรบปรงผวดวย MPA………………………………………….. 87

47 SEM ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตโดย (a) PLA80LMB15

(b) PLA80LMB15-Ag1% และ (c) PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………… 89

48 SEM ในโหมด Back scattered ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตโดย

(a) PLA80LMB15-Ag1% และ (b) PLA80LMB15-Ag1%-MPA …………... 90

49 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA80LMB15

PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………... 91

50 Tensile modulus ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 92

51 Tensile strength ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 92

52 Elongation at break ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 93

53 Flexural modulus ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 94

54 Flexural strength ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 95

55 DSC thermogram ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 97

56 TGA thermogram ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………… 98

57 1H NMR spectra ของ LM15……………………………………………………… 134

58 ภาพขยาย 1H NMR spectra ของ LM15…………………………………………… 134





สำนกหอ


ด

ภาพท หนา 63 1H NMR spectra ของ LMB15 หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF………. 137

64 1H NMR spectra ของ LMB30 หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF………. 137

65 1H NMR spectra ของ LMB45 หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF………. 138

66 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย E. coli ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตชนด

ตางๆ (a) Control (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB15-Ag1%

(d) PLA80LMB15-Ag2% (e) PLA80LMB15-Ag3% และ

(f) PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………….. 140

67 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย S. aureus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต

ชนดตางๆ (a) Control (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB15-Ag1%

(d) PLA80LMB15-Ag2% (e) PLA80LMB15-Ag3% และ

(f) PLA80LMB15-Ag1%-MPA…………………………………………….. 141

68 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Diethyl amine


กาลงขยาย เทา………………………………………………………... 145

69 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Glucose


กาลงขยาย เทา………………………………………………………... 146

70 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Silver nitrate


กาลงขยาย เทา………………………………………………………... 147

71 การกระจายตวของขนาดอนภาคซลเวอรของตวอยาง Ag1……………………….. 148







สำนกหอ


1

บทท บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา

พลาสตกเปนวตถดบในการผลตบรรจภณฑตาง ๆ โดยพลาสตกเหลานผลตมาจากพอล-

เมอรทมาจากปโตรเลยม (Petroleum base) ซงไมสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาต ในปจจบนมความตองการใชบรรจภณฑ (Packaging) เปนจานวนมาก โดยเฉพาะอยางยงบรรจภณฑทใชในการบรรจอาหาร จงทาใหเกดขยะจากบรรจภณฑพลาสตกเหลานจานวนมาก และขยะพลาสตกเหลานไมสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาตสงผลใหเกดมลภาวะขน อกทงมวธการในการกาจดขยะเหลานทคอนขางยงยากทาใหสนเปลองงบประมาณและพลงงาน หากมการกาจดทไมเหมาะสม เชน การนาไปเผาทไมถกวธกทาใหเกดมลพษทางอากาศ และทสาคญยงสามารถกอใหเกดกาซเรอนกระจก ซงทาใหเกดปญหาโลกรอนตามมาอกดวย พลาสตกทผลตมาจากปโตรเลยมนนไดมาจากแหลงฟอสซล เชนแหลงนามนดบและแหลงกาซธรรมชาต ซงตองขดเจาะ กลนและสงเคราะหมอนอเมอรในโรงงานอตสาหกรรม ซงสงผลกระทบตอสงแวดลอม และตองใชพลงงานจานวนมาก ดงนนถาหากสามารถนาวตถดบทไดจากธรรมชาต (Biobase) มาผลตพอล-

เมอรทดแทนพอลเมอรทผลตมาจากปโตรเลยม กจะสามารถลดผลกระทบทมตอสงแวดลอมได และพลาสตกทผลตจากวตถดบทไดจากธรรมชาตนนสวนใหญแลวเปนพลาสตกทสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาต (Biodegradable plastic) ดงนนจงสามารถลดปรมาณของขยะพลาสตกทเกดขน พอลแลคตกแอซด (PLA) มสมบตทดหลายอยาง ไดแกการมสมบตเชงกลทด มความโปรงใส แตมขอดอยในเรองของความเปราะ การขนรปทาไดคอนขางยากและมขนตอนในการขนรปทซบซอน ดงนนการนา PLA ไปใชในการผลตผลตภณฑตางๆ จงตองทาการปรบปรงสมบตทยงดอยอยของ PLA เสยกอน นอกจากน PLA ยงมความเสถยรทางความรอนตาจงไมเหมาะแกการนาไปใชเปนผลตภณฑประเภทบรรจภณฑบางประเภท จงจาเปนตองมการปรบปรงสมบตทางความรอนหากตองการใหผลตภณฑถกนาไปใชสมผสกบความรอน

สำนกหอ


2

ดงทไดกลาวมาแลววาการนา PLA ไปใชจาเปนตองมการปรบปรงสมบตทยงดอยอยของ PLA ใหมสมบตทดขนเสยกอน ซงการปรบปรงสมบตของ PLA มอยหลายวธดวยกน และการปรบปรงสมบตในแตละดานกมวธการทไมเหมอนกน เชน การปรบปรงสมบตให PLA มความเปราะทลดลงหรอใหมความยดหยน (Flexible) มากขน จะมวธการในการปรบปรงสมบตดานนอยสองว ธการใหญๆ คอ การทาการผสม (Blending) และการทาโคพอล เมอรไรเซชน (Copolymerization) เชน การทาการผสมหรอการทาโคพอลเมอรไรเซชนกบพอลเมอรทมความยดหยนเพอปรบปรงใหมความเปราะลดลง เชน Poly(caprolactone) (PCL) Poly(butylene adipate-

co-terephthalate) (PBAT) และ Poly(ethyleneglycol) (PEG) [1-3] เปนตน

ในงานวจยนจะทาการศกษาเกยวกบการปรบปรงและพฒนาบรรจภณฑพลาสตกทมคณสมบตในการยอยสลายไดเองทางชวภาพ สามารถขนรปไดงายโดยใชเครองมอทใชในการขนรปพอลเมอรโดยทวไป สามารถทนตอความรอน สมผสความรอน สามารถใชเปนบรรจภณฑทมสมบตในการปองกนแบคทเรยไดดวยตวเอง และเปนบรรจภณฑทมสมบตทดกวาเดม สาหรบตวอยางของการนาไปใชงานเชน กลอง หรอฟลมทใชในการบรรจอาหารสด หรออาหารพรอมปรงทตองนาไปปรงหรออนในไมโครเวฟกอนนาไปรบประทาน โดยวตถดบสวนใหญทใชในการผลตบรรจภณฑนจะไดจากวตถดบจากธรรมชาต และมสมบตทดมากกวาเดม ซงวตถดบหลกกคอ PLA

ซงเปนพอลเมอรชวภาพ ทมสมบตเชงกลทด และไดมการปรบปรงสมบตทยงคงดอยอย เชนความเหนยว ความเสถยรทางความรอน ความสามรถในการขนรป อกทงมการปรบปรงใหมสมบตพเศษคอสามารถปองกนแบคทเรยได

ในงานวจยนไดทาการปรบปรงสมบตทยงดอยอยของ PLA ทงความเปราะและความเสถยรทางความรอนดวยการนา PBS มาเตรยมเปนพอลเมอรผสมกบ PLA โดย PBS เปนพอลเมอรทมความยดหยนทด และมความเสถยรทางความรอน อยางไรกตามการผสมกนของ PLA และ PBS นนเกดความไมเขากนระหวางพอลเมอรทงสอง ดงนนจงตองมการปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS กอน และในงานวจยนยงไดเพมสมบตพเศษในการตานเชอแบคทเรยใหกบพอลเมอรผสมระหวาง PLA กบ PBS โดยการเตรยมคอมโพสตกบอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตร สาหรบสมบตของวสดทเตรยมไดมการทดสอบสมบตเชงกลและสมบตทางความรอน อกทงมการทดสอบ

สำนกหอ


3

ความสามารถในการปองกนแบคทเรย เพอการนาไปใชเปนบรรจภณฑทสามารถนาไปใชไดในเชงพาณชย

1.2 วตถประสงคของงานวจย . . เพอปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA และ PBS

1.2.2 เพอปรบปรงการกระจายตวของอนภาคระดบนาโนของซลเวอรในพอลเมอรผสม PLA/PBS

1.2.3 เพอเตรยมบรรจภณฑทสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาตจากพอลเมอรผสม PLA/PBS ทมสมบตเชงกล ความเสถยรทางความรอนทด และสามารถปองกนแบคทเรยได

1.3 แนวคดและสมมตฐานของงานวจย พอลแลคตกแอซด (PLA) เปนพลาสตกทมาจากวตถดบจากธรรมชาตและสามารถยอยสลายได มสมบตเชงกลทด สามารถนามาใชทดแทนพอลเมอรทไดมาจากวตถดบทางปโตรเคมได แตอยางไรกตาม PLA ยงมขอดอยในเรองของความเปราะจงทาใหมขอจากดในการนาไปใชงานในบางประเภท ดงนนเพอนา PLA มาใชงานใหมความหลากหลายมากยงขนจงไดมการปรบปรงให PLA มความยดหยนเพมขน โดยการนาพอลเมอรทมความยดหยนมาผสมกบ PLA เพอชวยปรบปรงความเปราะของ PLA โดยในงานวจยนไดเลอกใชพอลบวทลนซคซเนต (PBS) ซงเปน พอลเมอรทมความยดหยน มความเสถยรทางความรอนทด และยงเปนพลาสตกทสามารถยอยสลายได จงนามาผสมกบ PLA จงชวยให PLA มความยดหยนมากขน แตอยางไรกตามจากการศกษาพบวาเกดความไมเขากนระหวาง PLA กบ PBS ดงนนในงานวจยนจงไดทาการปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS ใหมความเขากนไดมากยงขน ซงจะสงผลตอสมบตเชงกลทดขน และในงานวจยนยงไดเพมสมบตพเศษในการตานเชอแบคทเรยใหกบพอลเมอรผสมระหวาง PLA กบ PBS โดยการเตรยมคอมโพสตกบอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตร

. ขอบเขตและขอจากดของงานวจย

ในงานวจยนศกษาการผสมของพอลเมอรสองชนดคอ PLA และ PBS โดยม PLA เปนสวนผสมหลก ซงมอตราสวน PLA/PBS เปน 90/10 80/20 และ 70/30 wt% และปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA และ PBS ดวย Compatibilizer ซงประกอบดวยสวนของสายโซ PLA กบ PBS

ทกราฟทดวย Maleic anhydride อกทงเพมความสามารถในการปองกนแบคทเรยดวยการเตรยมเปน

สำนกหอ


4

คอมโพสตกบอนภาคซลเวอรท 1 2 และ 3 wt% และศกษาลกษณะทางสณฐานวทยา สมบตเชงกล สมบตทางความรอน และการตานเชอแบคทเรย

1.5 ขนตอนการดาเนนงานวจย . . ศกษาและรวบรวมขอมลงานวจยทเกยวของ

. . ออกแบบวธการทดลองและวางแผนการวจย

. . จดหาอปกรณและสารเคมตางๆ ทใชในการวจย

. . ดาเนนงานวจย

. . . ศกษาสมบตของพอลเมอรผสมระหวาง PLA กบ PBS โดยทดสอบสมบตเชงกล สมบตทางความรอน และสมบตทางสณฐานวทยา . . . ปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS พรอมทงทดสอบสมบตเชงกล สมบตทางความรอน และสมบตทางสณฐานวทยา 1.5.4.3 เตรยมอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตร และเตรยมคอมโพสตกบ พอลเมอรผสม PLA/PBS และทดสอบสมบตเชงกล สมบตทางความรอน และสมบตทางสณฐานวทยา 1.5.4.4 ทดสอบสมบตในการตานเชอแบคทเรยของคอมโพสตทเตรยมได 1.5.5 วเคราะหผลงานวจยทได

. . สรปผลงานวจย

. . รายงานผลงานวจย

. ผลทคาดวาจะไดรบ 1.6.1 สามารถปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA และ PBS

1.6.2 ปรบปรงการกระจายตวของอนภาคระดบนาโนของซลเวอรในพอลเมอรผสม PLA/PBS

. .3 สามารถเตรยมบรรจภณฑทสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาตจากพอลเมอรผสม PLA/PBS ทมสมบตเชงกลและความเสถยรเชงความรอน และสามารถปองกนแบคทเรยได

1.6.4 สามารถนาความรทไดไปประยกตใชในการผลตบรรจภณฑทใชประโยชนไดจรงในเชงพานช

สำนกหอ


5

บทท เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 พลาสตกชวภาพ (Bioplastic) พลาสตกเปนอตสาหกรรมวสดทมการเตบโตเรวมากทสดเมอเทยบกบวสดชนดอนๆ เชน

เหลก แกว กระดาษ ไม อลมเนยม และซเมนต พลาสตกถกคาดวาจะมาแทนทอตสาหกรรมวสดพวกแกว และเหลกในอนาคต ในขณะทความสามารถในการนาพลาสตกทใชแลวกลบมาใชใหมนนกยงมสดสวนทนอย ถงแมวาจะมความเจรญกาวหนาทางเทคโนโลยสง แตความสามารถในการนาขยะพลาสตกกลบมาใชใหมยงไมทนตอความตองการทเพมขนทกๆป ซงในปจจบนวสด หรอผลตภณฑทใชในชวตประจาวนสวนใหญเปนผลตภณฑทมพลาสตกเปนสวนประกอบซงไดมาจาก ปโตรเคม ถงแมวาจะมขอดและประโยชนในหลายๆดาน แตกมปญหาในเรองของการยอยสลายและการตกคางในธรรมชาต หากกาจดดวยการเผาอาจกอใหเกดปรากฏการณเรอนกระจกซงเปนตนเหตททาใหโลกรอนขน จงทาใหพลาสตกชวภาพ (Bioplastic) เขามามบทบาทมากขนในอตสาหกรรมพลาสตกซงไมกอใหเกดขยะ และลดการปลดปลอยกาซเรอนกระจกอนสงผลกระทบตอสงแวดลอม [4]

สาหรบวงจรของพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพ จะเรมตนจากพชผลทางการเกษตร ถกเปลยนใหเปนนาตาลซงเปนวตถดบในการผลตมอนอเมอรและพอลเมอร หลงจากนนพอลเมอรกจะผานกระบวนการขนรปเปนผลตภณฑเพอนาไปใชประโยชนในดานตางๆ และเมอหมดอายการใชงานแลวหากนาไปทงในททมสภาวะเหมาะสมกจะทาใหพลาสตกเหลานยอยสลายกลายเปนกาซคารบอนไดออกไซด นา และชวมวล ซงเปนปจจยสาคญในการสงเคราะหดวยแสงของพช สาหรบวธการทดสอบการสลายตวไดทางชวภาพประกอบดวย ขนตอนหลกๆ [5] คอ

( ) การวเคราะหสมบตทางเคมทจะตองไมมโลหะหนก และมสดสวนของสารตวเตมทยอยสลายไมไดตองไมเกนรอยละ และสารตวเตมอนๆ รวมกนทงหมดตองไมเกนรอยละ

สำนกหอ


6

( ) การศกษาการเปลยนแปลงโครงสรางและการยอยสลายเปนกาซคารบอนไดออกไซด และนา ( ) การศกษาการยอยสลายในสภาวะทควบคมใกลเคยงกบการยอยสลายตามธรรมชาต ( ) การทดสอบความเปนพษของอนทรยวตถ (ดน) ทผานการยอยสลายแลวดวยการปลกพชและการเจรญเตบโตของไสเดอน

การทดสอบการยอยสลายทางชวภาพโดยทวไปมกใชเวลาในการทดสอบประมาณ เดอนเชน มาตรฐาน ASTM กาหนดไววาพลาสตกทประกอบดวยพอลเมอรเพยง ชนด จะตองเกดการยอยสลายอยางนอย % โดยเกดการเปลยนแปลงไปเปนสารประกอบโมเลกลเลก เชน คารบอนไดออกไซด นา สารประกอบของอนนทรย สารชวมวล ภายใตสภาวะการยอยสลายดวย จลนทรยแบบใชออกซเจนภายในเวลา เดอน และในพอลเมอรผสมจะตองเกดการยอยสลาย % และผลตภณฑทไดจากการหมกสามารถนาไปใชประโยชนเปนสารปรบสภาพดนได และตองไมมความเปนพษตอพชและสตว จงจะถอไดวาเปนพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพ และสามารถกาจดไดดวยกระบวนการหมกขยะอนทรย [6]

พลาสตกยอยสลายไดมกลไกการยอยสลายดวยเอนไซม และแบคทเรยในธรรมชาต เมอ ยอยสลายหมดแลวจะไดผลตภณฑซงเปนสงจาเปนในการเจรญเตบโตและดารงชวตของพช รวมถงมนสาปะหลงและขาวโพด ซงเปนวตถดบสาหรบผลตเปนพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพพลาสตกชวภาพมสมบตในการใชงานเชนเดยวกนกบพลาสตกโดยทวไป แตจะมความแตกตางกนตรงทเมอทงพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพนไปเปนขยะ และอยในสภาวะทเหมาะสมคอ มแบคทเรยและเอนไซม พลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพกจะเกดการยอยสลายไดโดยจะไมมการยอยสลายไปในขณะทใชงาน ซงจะทาใหอายการใชงานสนและไมคมคาในการใชงาน และหากไมมการทงพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพนใหเปนขยะ โดยเฉพาะเมอถกฝงกลบและอยในสภาวะทเหมาะสมกบการยอยสลายกจะไมเกดการยอยสลาย [6]

พลาสตกชวภาพแบงตามแหลงกาเนดของวตถดบไดสองประเภทคอ พลาสตกชวภาพทผลตจากผลตภณฑปโตรเคม (Petroleum-base biodegradable plastic) และพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพทผลตจากแหลงวตถดบชวภาพ (Bio-base biodegradable plastic) [4] โดยพลาสตกชวภาพทผลตจากผลตภณฑปโตรเคมจะมแหลงวตถดบจากแหลงนามนดบ กาซธรรมชาต และถาน

สำนกหอ


7

หนใชในการผลตมอนอเมอร แลวผานกระบวนการทางเคมเพอผลตเปนพอลเมอร ซงเปนแหลงพลงงานและวตถดบทใชแลวหมดไป พลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพทผลตจากแหลงวตถดบชวภาพมแหลงทมาจากวตถดบทสามารถปลกทดแทนใหมได ไดแกพชผลทางการเกษตรจาพวกแปง และนาตาล เชนขาวโพด มนฝรง มนสาปะหลง ออย และแปงสาล เปนตน ซงนอกเหนอจากพชผลทางการเกษตรแลวยงมการนาผลตภณฑจากอตสาหกรรมนมโคไดแกหางนม (Whey permeate) มาผลตเปนวตถดบในการผลตมอนอเมอรและยงมชวมวลประเภทอนทมศกยภาพและราคาตามาใชเปนวตถดบแทนแปงและนาตาล ไดแก เซลลโลส และลกโนเซลลโลส ซงมอยในพช โดยสามารถนาไปยอยสลายไดเปนนาตาล ผลตภณฑทางการเกษตรทกลาวมาขางตนเมอผานกระบวนการทางเทคโนโลยชวภาพแปงกจะเปลยนใหเปนนาตาล ตอมานาตาลกจะถกเปลยนใหเปนมอนอเมอร เชน Lactic acid,

1,4 Butanediol, Succinic acid แลวผานกระบวนการทางเคมเกดเปนพอลเมอรเชน เกดเปน Poly(lactic acid) (PLA) Poly(butylene succinate) (PBS) หรอกระบวนการทางเทคโนโลยชวภาพทเปลยนแปงเปนพอลเมอรโดยตรง เชน Polyhydroxyalkanoates (PHAs)

การยอยสลายของพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพทาใหเกดการแตกตวของสายโซยาวกลายเปนสารโมเลกลเลก ซงกระบวนการยอยสลายสามารถเกดขนไดในสงแวดลอมหรอแมกระทงในรางกายของสงมชวต ซงจากสมบตการยอยสลายนเองจงไดนาเอาพลาสตกยอยสลายทางชวภาพมาใชประโยชน เชนในดานทางการแพทย สามารถนามาใชเปนวสดนาพาและปลดปลอยยาไปยงอวยวะเปาหมาย ซงจะสามารถควบคมอตราและระยะเวลาในการปลดปลอยยาได หรออาจใชเปนวสดปดแผลและไหมเยบแผลทสามารถสลายตวไดเอง [6] นอกจากนหากมการนาพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพมาใชงาน และมการกาจดอยางมประสทธภาพจะสามารถใหประโยชนในดานอนๆอก เชน คอมโพสททไดจากการสลายตวทางชวภาพซงอยรวมกบขยะอนทรยอน สามารถใชในการใหสารอนทรย ความชนและสารอาหารใหแกดน การสงเคราะหและผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพจะใชพลงงานนอยกวาการผลตพลาสตกทวไป ซงหากผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพจากนาตาลทไดจากนาทงในโรงงานผลตแปงหรอกากนาตาล กยงทาใหใชพลงงานลดนอยลงไปอก และประโยชนทสาคญอกประการคอการปลดปลอยกาซเรอนกระจก ซงพบวาพลาสตกทยอยสลายไดกอใหเกดการปลดปลอยกาซเรอนกระจกในปรมาณทตากวาพลาสตกทวไป

สำนกหอ


8

สาหรบผลตภณฑพลาสตกทสงเคราะหมาจากวตถดบทางปโตรเคมทใชกนอยทวไปในปจจบนถงแมวาจะมราคาถก มความแขงแรง อายการใชงานทนาน แตกอใหเกดปญหาขยะซงไมสามารถยอยสลายไดและกาจดไดยาก ดงนนการนาพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพมาใชจงนบไดวาเปนทางออกทด

การกาจดพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพอยางมประสทธภาพจะกอใหเกดประโยชนในดานอนๆ ดงตอไปน [6]

. คอมโพสททไดจากการยอยสลายพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพรวมกบขยะอนทรยอนๆ สามารถนามาใชในการปรบปรงคณภาพดน โดยชวยเพมสารอนทรย ความชน และสารอาหารใหแกดน ชวยลดปรมาณการใชปย และลดการเกดโรคในพช การหมกพลาสตกยอยสลายไดทาใหเกดการหมนเวยนของธาตในขณะทการใชพลาสตกโดยทวไปมกตองกาจดดวยการฝงกลบหรอเผา . ลดเนอทการใชงานของบอฝงกลบขยะ โดยการใชพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ และถงทยอยสลายไดทาใหเพมศกยภาพในการยอยสลายของเศษอาหารหรอขยะอนทรยในบอฝงกลบ และเพมศกยภาพในการผลตกาซมเทนสาหรบใชเปนเชอเพลงในกรณทบอฝงกลบไดถกออกแบบมาใหผลตและใชประโยชนจากกาซมเทน การใชฟลมพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพเปนวสดคลมหนาบอฝงกลบแทนการฝงกลบดวยหนาดนในแตละวนเปนการเพมพนทใหบอฝงกลบ 3. ลดการปลดปลอยกาซเรอนกระจกเนองจากวฏจกรของพลาสตกชวภาพตงแตการเรมตนการผลตจนถงการกาจดหลงจากการใชงานแลวเมอมการยอยสลายจะปลอยกาซคารบอนไดออก- ไซดออกมาซงพชนาไปใชในการเจรญเตบโต ดงนนจงเกดการหมนเวยนของกาซคารบอนได-

ออกไซดในธรรมชาต และเกดสมดลของปรมาณกาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศ

4. การใชพลงงานในการสงเคราะห และการผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพนอยกวาการผลตทไดจากวตถดบทางปโตรเคม

ประเทศไทยนบไดวาเปนประเทศเกษตรกรรมทอดมสมบรณไปดวยชวมวล และผลผลตจากทางการเกษตร ไดแก ขาว ออย มนสาปะหลง ขาวโพด และปาลมนามน เปนตน โดยผลผลตทางการเกษตรทมสวนประกอบของแปง นาตาล หรอเซลลโลส สามารถนามานาเปนวตถดบในการผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ เมอพจารณาแลวพบวามนสาปะหลงมความเหมาะสมมากทสดในการนามาใชเปนวตถดบ เนองจากเมอเทยบกบผลตผลทางการเกษตรอนๆ มนสาปะหลงม

สำนกหอ


9

ราคาทถก และประเทศไทยกยงสงออกมนสาปะหลงเปนอนดบหนงของโลก โดยมนสาปะหลงสวนใหญทสงออกจะอยในรปของมนเสน และมนอดเมดซงมราคาตา ดงนนหากมการนามนสาปะหลงมาใชเปนวตถดบในการผลตพลาสตกทยอยสลายไดทางชวภาพจะทาใหมมลคาสงขนเปนรอยละ 80 สาหรบกระบวนการผลตนนเรมจากมนสาปะหลงไดถกทาใหเปนแปงมนสาปะหลง แลวนาไปผานกระบวนการ Saccharificationโดยใชเอนไซมไดเปนกลโคสเหลว และนาไปหมกดวยจลลทรยจนได Lactic acid หลงจากนนนาไปผานกระบวนการ Polymerization ไดเปน PLA ซงเปนพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ จะเหนไดวาประเทศไทยมความพรอมในเรองของวตถดบ จงเปนโอกาสทดในการนาวตถดบมาใชในการผลตพลาสตกยอยสลายได โดยยงเปนการพฒนาอตสาหกรรมใหมศกยภาพยงขน และเปนการเพมมลคาวตถดบทางการเกษตร [4]

2.2 พอลแลกตกแอซด Poly(lactic acid) (PLA) พอลแลกตกแอซด Poly(lactic acid) หรอ PLA เปนพอลเมอรชวภาพชนดหนงจดอยใน

กลม Aliphatic polyester สงเคราะหไดจาก Lactic acid ซงสามารถผลตไดจากการหมกแปงหรอนาตาล มอนอเมอรทเปนวตถดบในการผลต PLA จะไดจากกระบวนการหมกของพชทใหนาตาลจาพวก ออย ขาวโพดหรอมนสาปะหลง โดยพชเหลานจะมการสงเคราะหดวยแสงโดยมกาซคารบอนไดออกไซด และนาเปนวตถดบในการผลตแปงและนาตาล หลงจากนนจงนาแปงและนาตาลจากพชเหลานมาผานกระบวนการหมกโดยแบคทเรยทใชออกซเจน เพอยอยแปงและนาตาลทมโมเลกลใหญใหเปน Lactic acid ซงเปนมอนอเมอรในการสงเคราะห PLA ดงนนพชทมแปงหรอนาตาลเปนองคประกอบหลก เชนขาวโพด มนสาปะหลง ขาวสาลหรอออย จงสามารถนามาใชเปนวตถดบในการผลตได ซงทรพยากรเหลานสามารถสรางขนทดแทนใหมไดอยางตอเนอง สมบตของ PLA เปนเทอรโมพลาสตกมความใส มสมบตเชงกลทด มความตานทานตอนามนและไขมนสง โดยทกาซออกซเจน กาซคารบอนไดออกไซด และนาสามารถแพรผานไดด แตมความคงทนตอแรงกระแทกตา มความสามารถในการยอยสลายไดดในโรงหมกขยะอนทรยทอณหภมในการหมกประมาณ 60 °C แตทอณหภมทตากวานกสามารถยอยสลายได ในตอนแรก PLA จะถกยอยสลายใหไปเปนสารประกอบทละลายนาไดและกรดแลคตก โดยกระบวนการไฮโดรไลซสจะเกดขนภายใน

สำนกหอ


10

2 สปดาห ซงสารประกอบทไดและ Lactic acid จะถกยอยดวยจลนทรยดวยการ Metabolisation

แลวเปลยนเปนกาซคารบอนไดออกไซด นา และชวมวล [7] PLA จดเปนเทอรโมพลาสตกทสามารถขนรปไดดวยกระบวนการผลตทใชกนทวไป เชน การฉดขนรป (Injection molding) การขนรปดวยความรอน (Thermoforming) การอดขนรป (Compression molding) การอดรด (Extrusion) และการเปาขนรป (Blown molding) เปนตน [7] ซงหลงการใชงานผลตภณฑทผลตจาก PLA จะสามารถยอยสลายไดทางชวภาพเมอนาไปฝงกลบในดนโดยใชระยะเวลาอนสนเมอเทยบกบพลาสตกทผลตจากอตสาหกรรมปโตรเคม ในอดตการใชงานของ PLA จากดอยแตในวงการแพทย เชน อปกรณการปลกถายอวยวะ (Implant devices) วสดคาจนสาหรบการเพาะเลยงเนอเยอ (Tissue scaffolds) และไหมละลาย (Sutures) เปนตน[7] เนองจากมตนทนการผลตสง หาไดยากและพอลเมอรมนาหนกโมเลกลตาทาใหมสมบตเชงกลตา แตเมอมการพฒนาเทคนคใหมๆ ชวยใหสามารถผลตพอลแลกตกแอซดทมนาหนกโมเลกลสงสามารถใชในเชงพาณชยได การใชงานของพอลเมอรชนดนจงเรมขยายออกไป โดย PLA เปน พอลเมอรทยอยสลายไดและผลตไดจากวตถดบทสรางทดแทนใหมได จงคาดกนวาการใช PLA จะชวยลดปญหาขยะลงได สมบตความไมเปนพษและเปนมตรกบสงแวดลอมทาให PLA เปนวสดในอดมคตสาหรบงานดานบรรจภณฑและผลตภณฑเพอการอปโภคดานอนๆ

สาหรบทศทางงานวจยในปจจบนมแนวโนมทจะพฒนา PLA เพอใชเปนผลตภณฑกงทนทาน (Semi-durable products) และสามารถใชทดแทนพลาสตกทผลตจากผลตภณฑปโตรเคม โดย PLA สงเคราะหขนจาก Lactic acid มชอทางเคมคอ 2-Hydroxy propionic acid โดยม Isomer

สองรปแบบคอแบบ D และ L ดงแสดงในภาพท 1 ซงเปน Enantiomer ทมความวองไวตอแสง (Optical active) ตางกน คอมสตรเคมเหมอนกนแตจดเรยงตวในสามมตไมเหมอนกน และบดระนาบแสงโพลาไรซในทศทางตางกน สวนใหญพบในรปแบบ L หรอพบในรปของผสมระหวาง L และ D เรยกวา Racemic mixture เขยนแทนดวย DL หรอสารประกอบ Meso-compound ซงไมมสมบตบดระนาบแสงโพลาไรซ (Optically inactive) ปจจบนการผลตกรดแลกตกอาศยการหมกเปนหลก ซงสามารถใหผลตภณฑทมความบรสทธเชงแสง (Optical purity) ทด การสงเคราะหอาจทาโดยสงเคราะหผานปฏกรยาการควบแนนแบบ Azeotropic dehydrative condensation ปฏกรยาการควบแนนโดยตรง (Direct condensation polymerization) และสงเคราะหผานการเกดแลกไทด

สำนกหอ


11

(Lactide formation) [7] โดย PLA ทมนาหนกโมเลกลสงมากกวา 100,000 ดาลตน ในเชงพาณชยจะสงเคราะหโดยผานการเปดวง (Ring-opening polymerization) ของแลกไทด โดยเรมจากปฏกรยาการรวมตวของแลกตกแอซดจานวน 2 โมเลกลกลายเปนสารประกอบแบบวงทเรยกวา Lactide หลงจากนนจงนามาเปดวงและสงเคราะหเปนพอลเมอรสายโซยาวและเรยกพอลเมอรทไดจากกระบวนการนวาพอลแลกไทด [7]

ภาพท 1 โครงสรางทางเคมของ (a) D-lactic acid และ (b) L-lactic acid [7]

กระบวนการในการสงเคราะห PLA ไดแสดงในภาพท 2 อยางไรกตามถงแมวาจะผลตจากกระบวนการทแตกตางกนแต PLA ทไดกมโครงสรางทางเคมทเหมอนกน มสมบตทเหมอนกน PLA ทสงเคราะหไดสวนใหญประกอบขนจากมอนอเมอรชนด L - isomer เกอบทงหมด (PLLA)

หรอประกอบขนจากมอนอเมอรทม Isomer ผสมกนระหวาง L และ D (PDLLA) การผลต PLA ทสายโซหลกประกอบไปดวยมอนอเมอรชนด D หรอ PDLA ในเชงพาณชยยงไมมเพราะผลตไดยากมาก PLA มโครงสรางผลกสามรปแบบ ไดแก แอลฟา (α) เบตา (β) และแกมมา (γ) [7] ขนอยกบองคประกอบของชนดของ Isomer โครงสรางแบบอลฟาเปนโครงสรางทเสถยรทสด หลอมเหลวทอณหภม °C ในขณะทโครงสรางเบตาหลอมเหลวทอณหภม °C ความบรสทธเชงแสง (Optical purity) ของ PLA สงผลอยางมากตอสมบตทางความรอน สมบตเชงกล และสมบตตานการซมผานของกาซและของเหลว (Barrier properties) PLA ทมสดสวนของ L – isomer สงกวารอยละ

มแนวโนมเปนพอลเมอรกงผลก (Semicrystalline polymer) ในขณะท PLA ทม D – isomer ในองคประกอบเพมขน มความบรสทธเชงแสงตาลงและมแนวโนมเปนพอลเมอรอสณฐาน (Amorphous) นอกจากนอณหภมการหลอมเหลว อณหภมคลายแกวและระดบความเปนผลกม

(a) (b)

12

แนวโนมลดลงตามสดสวนของ L – isomer ทลดลงดวย สดสวนของ Isomer ทแตกตางกนในสายโซทาให PLA ทสงเคราะหขนนนมสมบตไดหลากหลาย จงสามารถปรบเปลยนใหรองรบความตองการการใชงานไดกวางขนเมอเทยบกบพอลเมอรทผลตจากวตถดบทมาจากอตสาหกรรมปโตรเคมเชน Polyethylene terepthalate (PET) และ Polystyrene (PS) เปนตน โดย PLA มความใส และมสมบตทางกายภาพ สมบตเชงกล และสมบตตานการซมผานของกาซทใกลเคยงกน

สมบตทางกายภาพและทางกลของ PLA มความถวงจาเพาะประมาณ . โดย PLA ทไมผานการดงยด (Unoriented PLA) มความเปราะมาก แตมความคงรป (Stiffness) และความแขงแรง (Strength) สง เมอนาไปผานการดงยด (Oriented) จะมสมบตใกลเคยงกบ Polyethylene terepthalate

(PET) แตดกวา Polystyrene (PS) ทผานการดงยด (Oriented PS) โดย Tensile modulus และ Flexural modulus ของ PLA มคาสงกวา High density polyethylene (HDPE), Polypropylene (PP)

และ Polystyrene (PS) แตความทนตอแรงกระแทก (Izod impact strength) และระยะยดทจดขาดมคาตากวาพอลเมอรชนดอนๆ [7]

ภาพท 2 การสงเคราะห PLA [8]

13

สมบตทางความรอน PLA มอณหภมคลายแกว (Tg) และอณหภมหลอมเหลว (Tm) คอนขางสงกวาเทอรโมพลาสตกทวไป อณหภม Tg มคาขนอยกบนาหนกโมเลกล โดยพบวา Tg มแนวโนมเพมขนตามนาหนกโมเลกล และขนกบอตราสวนระหวาง Isomer ชนด L และ D นอกจากน Tg ยงขนอยกบประวตทางความรอน (Thermal history) อกดวย อณหภมหลอมเหลว (Tm) ของ PLA

ขนอยกบความบรสทธเชงแสงของพอลเมอรดวย อณหภมหลอมเหลวสงทสดทพบใน PLA ทมความบรสทธเชงแสง (ทง PLLA และ PDLA) มคาประมาณ °C และมคา Enthalpy ประมาณ

- J/g โดยอณหภมหลอมเหลวมคาลดลงหากในโครงสรางมปรมาณของ D – isomer เปนองคประกอบเพมขน โดยอณหภมหลอมเหลวลดลงไดมากถง °C โดยทวไปอณหภมหลอมเหลวของ PLA มคาประมาณ - °C [7]

การเสอมสภาพของ PLA สวนใหญเกดจากการขาดของสายโซหลกหรอสายโซดานขางของโมเลกล ในธรรมชาตการเสอมสภาพเกดจากการกระตนดวยความรอน ปฏกรยาไฮโดรไลซสกจกรรมทางชวภาพ ปฏกรยา Oxidation การแตกสลายดวยแสง (Photolysis) และการแตกสลายดวยรงส (Radiolysis) เปนตน [7] เนองจากการเสอมสภาพเกดขนทงจากกระบวนการทางชวภาพและกายภาพ กลไกการเสอมสภาพจงมกเกยวโยงไปกบการเสอมสภาพจากสงแวดลอม การเสอมสภาพของ PLA ยงขนอยกบปจจยหลายประการ เชน นาหนกโมเลกล ระดบความเปนผลก ความบรสทธ อณหภม สภาพความเปนกรด-ดาง (pH) ระดบความเขมขนของเกลอ (Salinity) และการมอยของออกซเจนหรอปรมาณอาหารสาหรบจลนทรยในระบบ เปนตน นอกจากนการเสอมสภาพยงขนอยกบลกษณะเฉพาะทางเคมและกายภาพ เชน อตราการแพร (Diffusivity) ความเปนรพรน (Porosity)

สณฐาน (Morphology) และความแขงแรงทางกล (Mechanical strength) เปนตน ซง PLA สลายตวใหคารบอนไดออกไซดและนาในสภาวะปยหมกทมการควบคม (Controlled composting

environment) ภายใน วน การเตม PLA ปรมาณเลกนอย (นอยกวารอยละ โดยนาหนก) ในของเหลอทงจากการทาสวนทยงไมผานการหมก (Pre-composted yard waste) ทาใหการหมกมประสทธภาพ PLA ถกไฮโดรไลซในนาเดอดหรอไอนาใหกรดแลกตกซงสามารถนากลบไปใชเปนมอนอเมอรสาหรบสงเคราะหพอลเมอรขนใหม โดย PLA ถก Hydrolyze ทอณหภม - °C ในเวลา นาท การยอยสลายทางชวภาพของ PLA เกดขนไดจากเอนไซมทขบออกมาจากจลนทรย

14

และผลตภณฑทเกดขนหลงการแตกสลายดวยนาทงหมดของ PLA สามารถถกดดซมไดโดยจลนทรย เชน เหดรา และแบคทเรย เปนตน

กระบวนการในการผลต PLA ใชวตถดบทมาจากธรรมชาต และสามารถเกดทดแทนไดใหม โดยประเทศไทยมความพรอมทงในดานชวมวล (Biomass) และดานอตสาหกรรมพลาสตกโดยเฉพาะอตสาหกรรมปลายนา จงเปนโอกาสทดในการนาวตถดบมาใชในการผลตวสดเพอสงแวดลอม และยงเปนการพฒนาอตสาหกรรมทมอยใหมศกยภาพมากยงขน รวมทงสามารถสรางใหเกดนวตกรรมของประเทศและพฒนาไปสระดบทมกาลงตอรองไดในเวทการคาสากลดวย ทงนเพราะการพฒนาวสดพอลเมอรยอยสลายไดทางชวภาพในปจจบนอยในระดบของการบกเบกและการเรมสรางเทคโนโลยใหม

2.3 พอลบวทลนซคซเนต Poly(butylene succinate) (PBS) Poly(butylene succinate) หรอ PBS เปนพอลเมอรชวภาพชนดหนง อยในประเภท พอลเอสเทอรซงมโครงสรางทางเคมดงภาพท 3 ลกษณะเปนสายโซตรงสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ ซงเตรยมจากปฏกรยา Condensation polymerization ของ Succinic acid กบ 1,4-butanediol

โดย PBS สามารถสงเคราะหไดทงจากวตถดบทางปโตรเคมโดยเรมจากกาซบวเทนถกเปลยนเปน Maleic anhydride ซงเปนสารตงตนในการผลต Succinic acid และ 1,4-butanediol นอกจากน PBS ยงสามารถสงเคราะหไดจากวตถดบทสามารถปลกทดแทนไดจากกระบวนการทางชวภาพจากวตถดบจาพวกแปง และนาตาล ดวยการเปลยนกลโคสไปเปน Succinic acid ดวยกระบวนการหมก ซง Succinic acid สามารถใชเปนสารตงตนในการผลต 1,4-butanediol โดยการเตรยมเปน Maleic

anhydride กอน ในกระบวนการนทาใหเราไดมอนอเมอรทงสองชนดทใชในการผลต PBS ดงแสดงในภาพท 4 โดย PBS มอณหภม Tg ประมาณ -44 ºC อณหภมในการหลอมเหลวประมาณ 112-114 ºC อณหภมในการเกดผลกประมาณ 6.6 ºC และมความเปนผลก (Crystallinity) ประมาณ

45 % ซงมคา Elongation at break และคา Tensile strength ใกลเคยงกบ PP และ LDPE [9] และสามารถนาไปใชแทนพอลโอเลฟนสไดด PBS เปน Aliphatic polyester ทสามารถยอยสลายไดเองตามธรรมชาตโดยผานกลไกของปฏกยาไฮโดรไลซสซงเกดทพนธะเอสเทอรโดยจะสงผลใหนาหนกโมเลกลของ PBS ลดลง และเกดการยอยสลายโดยจลนทรยไปในทสด นอกจากน PBS ยงมความเสถยรทางความรอน (Thermal stability) ทดโดยมอณหภมในการสลายตวทางความรอน

(Decomposition temperature) ท 399 ºC และเกด Weight loss 0.8 % ทอณหภมสงถง 300 ºC [9]

15

ภาพท 3 โครงสรางทางเคมของ PBS [9]

ภาพท 4 การสงเคราะห 1,4-บวเทนไดออลจากสารตงตนทางปโตรเคม

และวตถดบทปลกทดแทนใหมได [6]

2.4 พอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PBS (PLA/PBS blends) PBS เปนพอลเมอรชวภาพทมความยดหยนสง มความแขงแรงตอการกระแทก (Impact

strength) สง และมความสามารถในการขนรป (Processability) ทด [10] และสามารถนาไปผสมกบพอลเมอรชนดอนเพอปรบปรงสมบตของพอลเมอรเหลานนได โดยจะเกดการผสมในลกษณะของ Miscible blend เชน Poly(vinylidene fluoride), Poly(vinylidene chloride-co-vinylcloride),

Poly(ethylene oxide) และ Poly(hydroxybutyrate) เปนตน จากการศกษาของ Yokohara และ Yamaguchi [11] พบวาการผสมกนระหวาง PLA และ PBS ถงแมวาจะเปน Immiscible blend ซงเกดการแยกเฟสโดยม Volume average radii of the

สารตงตนจากผลตภณฑทางปโตรเคม สารตงตนจากวตถดบทปลก

ทดแทนใหมได

อะเซทธลน

1,4-บวเทนไดออล โพรพลน

บวเทน

เบนซน

อลลล

บวทาไดอน

มาเลอคแอนไฮไดด กรดซคซนก

แปง กลโคส

กรดซคซนก

การหมก

มาเลอคแอนไฮไดด

1,4-บวเทนไดออล

16

dispersed particle (Rv) = 0.98 μm (PLA/PBS = 80/20) 0.52 μm (PLA/PBS = 90/10) และ 0.27

μm (PLA/PBS = 95/5) (คานวณจาก Emulsion model) และเมอศกษาดวย DMA กพบวาพอลเมอรผสม PLA/PBS เกด Tg แยกกนของแตละสวนประกอบ แตการนา PBS มาผสมกบ PLA กสามารถปรบปรงให PLA เกดผลกไดเรวขน และมปรมาณผลกมากขน เมอเทยบกบ PLA บรสทธ โดยพบวา PBS droplets จะประพฤตตวเปน Crystallization nuclei ใหกบ PLA

จากการทดลองของ Park และ Soon Im [12] ซงไดศกษาการเกดผลกของพอลเมอรผสม PLA/PBS ดวย WAXS พบวา PBS มพคท 22.9º (110) และเกดพคขนาดเลกท 19.7º (020) สวน PLA มพคท 16.5º และเกดพคขนาดเลกท 19º และเมอศกษาผลกของพอลเมอรผสม PLA/PBS เกดเปนพคสองพคซงแสดงใหเหนวา PBS lamellae และ PLA lamellae เกดผลกในบรเวณทแตกตางกน และเมอทาการศกษาผลกดวย DSC กพบวาพอลเมอรผสม PLA/PBS ม พค Tm 2 พคแยกออกจากกนอยางชดเจน โดยสวนของ PLA ม Tc ท 110-150 OC สวน PBS จะม Tc ท 92 OC โดยพอลเมอรผสม PLA/PBS จะเกดการเลอนของ Tc ไปทอณหภมทตาลง อยางไรกตามพอลเมอรผสม

PLA/PBS ทอตราสวน 70/30 wt% มความเปนผลกของ PLA เพมขนจาก 26% ไปเปน 36-40% ซงใหผลการทดลองคลายกบ Liu และคณะ [13] ทพบวาเมอนา PBS มาผสมกบ PLA จะชวยทาใหความเปนผลกเพมขน Park และ Soon Im และ Liu และคณะ [12, 13] ไดสรปเหมอนกนวาพอลเมอรผสม PLA/PBS นนมลกษณะเปนแบบ Immiscible blend

จากการทดลองของ Bhatia และคณะ [14] ไดศกษาสมบตของพอลเมอรผสม PLA/PBS

พบวาความเขากนไดของ PLA และ PBS เปนแบบ Miscible blend ทอตราสวนการผสมของ PBS

ไมเกน 20 wt% ซงจะเกดการแยกกนของพค Tg เมอสงเกตดวย DMA ไมคอยชดเจนนก และเมอศกษาสณฐานวทยาดวย SEM กพบวาเมอมปรมาณของสวนประกอบของ PBS เพมมากขนขนาดของเฟส PBS กจะมขนาดเพมขนตามไปดวย และเมอมปรมาณของสวนประกอบของ PBS มากเกน

20 wt% จะเกดการแยกเฟสอยางชดเจน แสดงใหเหนลกษณะของ Immiscible blend และเมอม PBS

มากกวา 20 wt% จะไมเกดการเลอนของอณหภม Tg และอณหภมการหลอมเหลวทงในสวนของ PLA และ PBS ดงนนแสดงใหเหนวาเมอมปรมาณของ PBS เกนมากกวา 20 wt% จะเกดความไมเขากนระหวาง PLA และ PBS สวนในเรองของสมบตเชงกลพบวาคา Tensile strength และ Tensile

modulus จะมคาลดลงเมอเพมปรมาณของ PBS ในพอลเมอรผสมPLA/PBS แตคา Elongation at

break จะมคาเพมขนเพยงเลกนอยจนแทบจะมคาคงทเมอปรมาณของ PBS เพมขน และจากการศกษาสมบตการไหล (Rheological property) ดวย Advanced Rheometric Expansion System

(ARES) พบวา PLA บรสทธจะมความหนดทตากวา PBS บรสทธ โดย PLA และ PBS จะมพฤตกรรมการไหลแบบ Newtonian และ PLA/PBS blend ทอตราสวนตางๆ กแสดงพฤตกรรมการ

17

ไหลคลายกบพอลเมอรบรสทธทงสองโดยจะไมพบการเกด Shear thinning ยกเวนท PLA/PBS

blend ท 50/50 wt% ซงแสดง Shear thinning โดยคาความหนดของพอลเมอรผสม PLA/PBS จะเพมขนตามปรมาณของ PBS และจะมคาอยระหวางคาความหนดของ PLA บรสทธและ PBS

บรสทธ เนองจากความไมเขากนระหวางเฟสของ PLA และ PBS เมอมสดสวนของ PBS เพมมากขน ดงนนในการเตรยมพอลเมอรผสมของ PLA กบ PBS จงตองมการปรบปรงความเขากนได ซงการทดลองของ Harada และคณะ [15] ไดปรบปรงความเขากนไดของพอลเมอรผสมระหวาง PLA

กบ PBS โดยใชกระบวนการ Reactive processing โดยใช Lysine diisocyanate (LDI) และ Lysine

triisocyanate (LTI) เปน Compatibilizer โดยจะเกดปฏกรยา Chain extension reaction ระหวางหม Hydroxyl และหม Carboxylic ทปลายสายโซของ PLA และ PBS โดยปฏกรยาเกดใน Melt reaction

ในกระบวนการ Extrusion ภายใตความรอน และสภาวะทม Shear stress สง Zeng และคณะ [16] กไดมแนวคดในการปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS โดยการใช Isocyanate เปน Reactive processing agent เชนเดยวกน โดยเกดปฏกรยาระหวางหม Hydroxyl ทปลายสายโซของพอลเมอรกบหม Diisoyanate ซงในการทดลองพวกเขาไดใช Toluene-2,4-diisocyanate (TDI) เปน Chain extender

สาหรบในงานวจยนไดสนใจในการใช Maleic anhydride (MA) มาใชในการปรบปรงความเขากนไดของ PLA/PBS blends เนองจาก MA เปนสารทมความสามารถในการเกดปฏกรยาไดด โดยงานวจยของ Ho [17] ไดทาการปรบปรงความเขากนไดระหวาง TPO กบ PLA โดยการเตรยม TPO-MA-PLA เปน Compatibilizer ซงเปนการนา TPO กราฟทกบ PLA โดยใช MA มากราฟทระหวางสองสายโซพอลเมอร และหลงจากนนจงนา TPO-MA-PLA ทสงเคราะหไดมาผสมกบ TPO/PLA blends โดย Brabender mixer ซงพบวา TPO-MA-PLA สามารถชวยปรบปรงความเขากนไดของ TPO/PLA blends โดยจะไปเพม Interfacail adhesion ระหวางเฟสของพอลเมอรผสม Chen และคณะ [18] ไดทาการปรบปรงความเขากนไดระหวางพอลเมอรผสมของแปงกบ PLA โดยสงเคราะห PLA กราฟทกบแปงดวย MA เปน Compatibilizer ซงพวกเขาไดกลาววา Compatibilizer จะประกอบไปดวยสองสวนคอสวนทเปนสายโซของ PLA ซงสายโซของ PLA ใน Compatibilizer กสามารถเขากนกบเฟสทเปน PLA ในพอลเมอรผสม และสวนของสายโซของแปงใน Compatibilizer กสามารถเขากนไดกบเฟสของแปงในพอลเมอรผสม ดงนนจงเปนตวเชอมให พอลเมอรผสมทงสองเขากนได

18

2.5 แบคทเรย แบคทเรยเปนกลมของจลนทรยทมขนาดใหญและมความสาคญมากในสงแวดลอม ถกพบครงแรกโดย Antonjvan Leeuwenhooh เปนสงมชวตพวก Procaryotic cell มเซลลเดยว ขนาดเลกมากไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา แบคทเรยมขนาดเสนผานศนยกลางเฉลย 0.2 – 3.0 ไมครอน และมความยาวระหวาง 0.5 – 10 ไมโครเมตร [19, 20] เซลลไมมนวเคลยส สบพนธแบบไมอาศยเพศ สามารถพบไดทวไปทงในอากาศ ดน ในอาหาร ในรางกายมนษย บางชนดสามารถเคลอนทและวายนาไปตามของเหลว แตจะไมสามารถเคลอนทไดดวยตวเอง [19] แบคทเรยมองคประกอบทสาคญไดแก ผนงเซลล (Cell wall) เยอหมเซลล (Cell membrane) ไซโตพลาสซม (Cytoplasm)

โครโมโซม (Chromosome) และไรโบโซม (Ribosome) [21] ดงแสดงในภาพท 5

ภาพท 5 โครงสรางของเซลลแบคทเรย [22]

ผนงเซลลของแบคทเรยมลกษณะทเปนชนทมความแขงแรงซงลอมรอบเยอหมเซลลและมหนาทเปนโครงสรางของเซลล โดยปองกนเซลลจากแรงดนออสโมตก และแรงกลจากภายนอก ผนงเซลลสวนใหญจะประกอบไปดวยสาร N-acetyl glucosamine และ N-acetyl muramic acid ตอสลบกน โดยสารชนดแรกเปนองคประกอบของไคตน สวนชนดหลงเปน Amino sugar สารทงสองชนดเกาะกนดวยกรดอะมโนทาใหไดโครงสรางสามมต เรยกวา Peptidoglycan ในแบคทเรยแกรม

19

บวกและแบคทเรยแกรมลบมองคประกอบของโครงสรางผนงเซลลทแตกตางกน ชนของ

Peptidoglycan ในแบคทเรยแกรมลบบางกวาแบคทเรยแกรมบวกมาก โดยบางกวาประมาณ 1 ใน 10 มชนของพนธะเปบไตดเชอมระหวางเสน Peptidoglycan นอยกวา มความแขงแรงนอยกวา ในสวนของเยอหมเซลลนนมลกษณะเปนชนบางๆ ของโครงสรางทประกอบดวยไขมนและโปรตนทกนอยระหวางไซโตพลาสซมและภายนอกเซลลมความหนาเพยง 7 นาโนเมตร ประกอบดวยฟอสโฟไลปด 2 ชนทมโมเลกลของโปรตนอนๆ อยตรงกลาง หนาทของเยอหมเซลลคอควบคมการเขาออกของสารภายในเซลล และภายในเซลลจะมไซโตพลาสซมซงมลกษณะเปนของไหลประกอบดวยนาประมาณรอยละ 75 รวมทงโปรตน เอนไซม คารโบไฮเดรต ไขมน เกลออนนทรย ไรโบโซม และ DNA โดยไรโบโซมมรปรางกลมขนาดเลก เสนผานศนยกลางประมาณ 25 นาโนเมตรประกอบไปดวยโปรตนและ RNA ไรโบโซมมหนาทสงเคราะหโปรตนใหกบเซลล และสาหรบโมเลกลของ DNA กนเนอทภายในไซโตพลาสซมประมาณรอยละ 15 – 25 [21] ปจจยทสงเสรมการเจรญเตบโตของแบคทเรยไดแก อณหภมโดยแบคทเรยสามารถเจรญเตบโตไดดทอณหภม – °C แบคทเรยแตละชนดมความตองการออกซเจนทไมเหมอนกน ซงบางชนดอาจไมตองการออกซเจนกได โดยออกซเจนจะใชในการกระบวนการหายใจระดบเซลล โดยความเปนกรดดางของสภาวะแวดลอมมผลตอการเจรญเตบโตของแบคทเรย ซงแบคทเรยสวนใหญเจรญเตบโตไดดในชวง pH 6 – 8 [19]

2.6 การตานเชอแบคทเรยของอนภาคซลเวอร แบคทเรยเปนสาเหตของการเกดโรคใหกบคนเรา แบคทเรยแบงออกเปน 2 กลมคอแบคทเรยแกรมบวก (Gram-positive bacteria) และแบคทเรยแกรมลบ (Gram-negative bacteria)

โดยแบคทเรยแกรมบวกมผนงเซลลทประกอบไปดวยชนของ Peptidolycan ทหนาประมาณ 30

นาโนเมตร ในขณะทแบคทเรยแกรมลบจะมชนของ Peptidolycan หนาเพยง 2-3 นาโนเมตร และม เยอหมชนนอกหมดานนอกอยอกชนหนง อยางไรกตามแบคทเรยแกรมลบเปนพวกทสามารถเจรญเตบโตไดดในชวงของอณหภมของรางกาย ซงเจรญเตบโตไดดกวาแบคทเรยแกรมบวก โดยแบคทเรยแกรมลบเปนสาเหตของการเกดโรคในคนเปนสวนใหญ อยางไรกตามจากการศกษาของ Feng และคณะ [23]ไดทดลองใชซลเวอรไอออน (Ag+) กบแบคทเรยแกรมบวก S. aureus และ

20

แบคทเรยแกรมลบ E.coli พบวาซลเวอรไอออนสามารถยบยงการเจรญเตบโต และฆาเชอแบคทเรยทงสองชนดได และยงพบอกวาซลเวอรไออนจะกระจายตวอยตามผนงเซลล โดยซลเวอรไอออนจะไปจบกบโปรตนทผนงเซลลของแบคทเรยทมหม Thiol (-SH) แลวจะทาใหโปรตนเกดการแปรสภาพ สงผลใหการควบคมการขนสงสารเขาและออกจากเซลลผดปกต นอกจากนซลเวอรไอออนสามารถแทรกเขาสเซลลได และเมอเขาสเซลลแลวจะทาให DNA ภายในเซลลซงประกอบไปดวยฟอสฟอรสจานวนมากเกดการรวมตว และสญเสยความสามารถในการเพมจานวน แบคทเรยจงไมสามารถเพมจานวนได อกทงซลเวอรไอออนทแทรกเขาไปในเซลลยงสามารถเขาไปจบกบโปรตนทสาคญตวอนๆภายในเซลลได เชนโปรตนทเกยวของกบการหายใจระดบเซลล และเมอโปรตนเหลานนทางานไมไดตามปกตกจะทาใหแบคทเรยตายตามไปดวย และการขนสงสารเขาออกเซลลทผดปกตกจะทาใหเซลลของแบคทเรยแตกและตายในทสด อยางไรกตามซลเวอรไอออนจะมประสทธภาพในการตานเชอแบคทเรยแกรมลบมากกวาแบคทเรยแกรมบวกเนองจากแบคทเรย แกรมลบนนมชน Peptidoglycan บางกวาแบคทเรยแกรมบวก สาหรบอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรกสามารถฆาเชอแบคทเรยไดเชนเดยวกน [24] แตทงนประสทธภาพในการฆาเชอแบคทเรยกขนอยกบชนดของแบคทเรยดวยเชนกน อนภาคของ ซลเวอรระดบนาโนเมตรจะกระจายตวอยทผนงเซลล และแทรกเขาไปภายในเซลลของแบคทเรย และเกดการรวมตวของ DNA ภายในเซลลเชนเดยวกบซลเวอรไอออน เมอขนาดอนภาคของ ซลเวอรมขนาดทเลกลงกจะทาใหมพนทผวเพมมากขน กจะทาใหประสทธภาพของอนภาคซลเวอรเพมขน โดยผวหนาของอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรทสามารถจบกบแบคทเรยไดดคอระนาบ (111) โดยกลไกในการตอตานแบคทเรยคอในขนตอนแรกอนภาคระดบนาโนเมตรของซลเวอรจะไปจบทผวหนาของเยอหมเซลลแบคทเรยและไปรบกวนการทางานระดบเซลลของแบคทเรย เชนการขนสงสารเขาออกเซลล และการหายใจ อนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรสามารถแทรกเขาไปภายในเซลลของแบคทเรยโดยจะไปจบกบสารทมฟอสฟอรสและซลเฟอรเปนสวนประกอบ ซงไดแก DNA กจะทาใหเซลลแบคทเรยทางานผดปกต ยงไปกวานนอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรสามารถเกดการสลายตวและปลดปลอยซลเวอรไอออนซงสามารถฆาเชอแบคทเรยไดอกดวย

การยบยงเชอแบคทเรยของอนภาคซลเวอรนนจะเขาไปรบกวนการสงเคราะหผนงเซลล ยบยงการสงเคราะหโปรตน รบกวนการสงเคราะหกรดนวคลอกและยบยงกระบวนการเมตาบอล-

21

ซมของเซลลแบคทเรย [25] สาหรบกลไกในการยบยงเชอแบคทเรยของอนภาคซลเวอรม 3 ขนตอน [25] ในตอนแรกอนภาคซลเวอรจะไปเกาะทผวของเยอหมเซลลทาใหไปรบกวนการแพรผาน (Permeability) และการหายใจ (Respiration) ของเซลล แตกขนอยกบขนาดของอนภาคดวยเชนกน โดยอนภาคขนาดเลกซงมพนทผวมากกวาจงสามารถเขาไปเกาะไดมากกวา จงสงผลกระทบตอเซลลแบคทเรยมากกวาอนภาคทมขนาดใหญ ในขนทสองอนภาคซลเวอรสามารถทจะเขาไปภายในเซลลของแบคทเรยซงจะสงผลตอเซลลอยางมาก โดยอนภาคซลเวอรจะไปเกาะกบฟอสฟอรสและซลเฟอรซงเปนสวนประกอบของ DNA โดยจะทาใหเอนไซมไมสามารถทางานไดและเปนสาเหตใหเซลลตายในทสด ฟอสฟอรสและซลเฟอรเปนธาตทสาคญของแบคทเรยโดยพบไดมากทเยอหมเซลล อนภาคซลเวอรสามารถทาปฏกรยากบซลเฟอรทอยในโปรตนทภายนอกเซลลและภายในเยอหมเซลลซงจะสงผลกระทบตอการเจรญเตบโตของเซลล และในขนทสามอนภาค ซลเวอรจะปลอยซลเวอรไอออนออกมาซงจะไปเพมประสทธภาพในการฆาเชอแบคทเรย ถงแมวาอนภาคซลเวอรจะอยในรปของ Ag° แตกยงคงม Ag+ ทมความเขมขนระดบ Micromolar อยดวย โดยทง Ag+ และ Ag° จะรวมกนยบยงเชอแบคทเรย โดยซลเวอรไอออนจะไปเกดปฏกรยากบ DNA

ซงทาให DNA สญเสยความสามารถในการจาลองตวเอง และยงเขาไปทาปฏกรยากบสวนประกอบตางๆทอยในไซโตพลาสซมและกรดนวคลอก

ในงานวจยของ Rai และคณะ [26] และงานวจยของ Sharma [27] กไดอธบายกลไกในการยบยงเชอแบคทเรยเหมอนกบทกลาวมาขางตนคอ อนภาคซลเวอรจะเขามาเกาะทเยอหมเซลลและเขาไปภายในเซลลแบคทเรย โดยทเยอหมเซลลจะมโปรตนซงมซลเฟอรเปนสวนประกอบซงอนภาคซลเวอรกจะเขาไปทาปฏกรยากบโปรตนน ซงสงผลตอการแพรผาน และการหายใจของเซลล และเขาไปทาปฏกรยากบฟอสฟอรสและซลเฟอรทเปนสวนประกอบของ DNA ซงสงผลตอการการแบงเซลลซงทาใหเซลลตายในทสด

อนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรนอกจากสามารถตอตานเชอแบคทเรยไดแลวยงสามารถตอตานและยบยงการเจรญเตบโตของเชอราและไวรสไดอกดวย [24] ถงแมวาอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรจะสงผลตอเซลลของแบคทเรย แตกลบไมสงผลทเปนอนตรายตอเซลลมนษย [24] เซลลของมนษยเปนเซลล Eukaryotic cell ซงเปนเซลลขนาดใหญ มโครงสรางของเซลลทซบซอน มหนวยตางๆ ทางานอยในเซลลทมากกวาเซลลของแบคทเรยซงเปนเซลล Procaryotic cell ทงนหาก

22

มองไปทโครงสรางของสวนตางๆ ในเซลลแบคทเรยกพบวาโปรตนทใชในการขนถายอเลกตรอนของเซลลแบคทเรยอยภายนอกเซลลจงงายตอการทอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรจะเขาไปจบและสงผลกระทบตอเซลล แตสาหรบเซลลของมนษยโปรตนทใชในการขนถายอเลกตรอนของเซลลนนอยภายใน Mitochondria และ Mitochondria กอยภายในเซลลอกทหนง และเซลลกมเยอหมเซลล นอกจากนแลวภายในเซลลกม Mitochondria อยจานวนมาก ดงนนหากตองการใหเซลลมนษยซงเปนเซลล Eukaryotic cell ถกผลกระทบจากอนภาคซลเวอรตองใชอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรในปรมาณทมากกวาทใชกบเซลลแบคทเรยมาก และจาเปนตองผานชนตางๆ ทกลาวมาขางตนจานวนหลายชน ซงความแตกตางของปรมาณอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตรททาใหเซลลแบคทเรยถกทาลายโดยทเซลลของมนษยไมไดรบผลกระทบ

ซลเวอรถกนามาใชในการปองกนแบคทเรยมาตงแตในสมยโบราณ และมการศกษาคนควาอยางแพรหลาย อนภาคซลเวอรจะไมมผลตอมนษยทความเขมขนตาๆ สาหรบการใชอนภาค ซลเวอรในการตานเชอแบคทเรยนนพบวามความเปนไปไดนอยมากทแบคทเรยทจะพฒนาตวเองใหมความตานทานตออนภาคซลเวอร เมอเทยบกบการใชยาปฏชวนะ เพราะอนภาคซลเวอรไดไปโจมตเปาหมายทหลากหลายในเซลลแบคทเรย [26] สาหรบการนาอนภาคซลเวอรไปใชงาน เชนนาไปเคลอบอปกรณทางการแพทยเพอปองกนฟลมชวภาพ (Biofilm) ทเกดจากเชอแบคทเรย ผาปดแผล ชวยเพมประสทธภาพของยาปฏชวนะ รกษาบาดแผลไฟไหม ใชในเครองกรองนา และเครองปรบอากาศ [26, 27]

23

บทท วธการดาเนนงานวจย

. สารเคมทใชในการทดลอง 1. Poly(lactic acid) (PLA) (Bio Green World)

2. Poly(butylene succinate) (PBS) (Mitsubishi Chemical)

3. Maleic anhydride (MA) (Fluka, ≥ 99.0% )

4. Tetrahydrofuran (THF) (RCI Labscan, 99.8%)

5. Benzoyl peroxide (BPO) (Panreac, 98%)

6. Distilled water

7. Methanol (Union Intraco, 99.5%)

8. 4-Dimethylaminopyridine (DMAP) (Sigma-aldrich, 99%)

9. Chloroform และ Deuterated chloroform (RCI Labscan, 95.5%)

10. Silver nitrate (AgNO3) (Merck-chemicals, Analysis)

11. Diethyl amine (DEA) (Sigma-aldrich, 99.5% (GC))

12. Glucose (Sigma-aldrich, 99% (GC) crystalline powder)

13. Deionized water

14. 3-Mercaptopropionic acid (MPA) (Sigma-aldrich, 99%)

15. Nutrient agar (LAB M, LAB014)

16. Sodium hydroxide(NaOH) (RCI Labscan, 99% A.R.)

17. Nutrient broth (LAB M, LAB008)

18. Ethanol (Union Intraco, 99.5%)

19. Sodium chloride (NaCl) (Lab-Scan analytical science, Analytical reagent A.R. 99%)

20. Potassium chloride (KCl) (Ajax Finechem, 99.8%)

21. Disodium hydrogen phosphate (Na2HPO4) (Carlo Erba, 99.5%)

22. Potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) (Ajax Finechem, 99%)

23. Plate count agar (LAB M, LAB149)

24

24. Potassium hydroxide (KOH) (Lab-Scan analytical science, Analytical reagent A.R. 85%)

25. Phenolphthalein

26. Nitrogen gas

27. Liquid Nitrogen

3.2 เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง

1. Twin screw extruder (Enmach)

2. Injection molding machine (Benfield)

3. Compression molding machine (Labtech)

4. Sonicator (Vibra-Cell)

5. Vacuum oven (Eyela)

6. Autoclave (Tommy)

7. Incubator (Memmert)

8. Beaker

9. Three round bottom flask

10. Graduated cylinder

11. Dropper

12. Magnetic bar และ Stirrer

13. Reflux condenser

14. pH meter

15. Burette

16. Thermometer

17. Pipette

18. Buchner funnel Buchner flask และ Suction

19. Filter paper

20. Oil bath

21. Temperature control

22. Cooling refrigerator

23. Sterilize petre disc

24. Cotton และ Aluminum foil

25

3.3 เครองมอทใชในการวเคราะห 1. Differential scanning calorimeter (Mettler Toledo: DSC1)

2. Thermogravimetric analyzer (Mettler Toledo: TGA/DSC1)

3. Fourier transform infrared spectrometer (Bruker Optik GmbH: Vertex70)

4. Nuclear magnetic resonance spectrometer (Bruker: 300 Ultrasheild)

5. Scanning electron Microscope (CamScan: MX-2000)

6. Wide Angle X-ray diffractometer (Rigaku: Miniflex II)

7. Universal testing machine (INSTRON: 5969)

3.4 วธการดาเนนงานวจย 3.4.1 การเตรยม PLA/PBS blends ทาการอบ PLA และ PBS ทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวผสม PLA

และ PBS ใน 3 อตราสวนคอ PLA/PBS = 90/10 80/20 และ 70/30 โดยนาหนก ดวยเครอง Twin

screw extruder ในการผสมมการตงอณหภมจาก Feed zone ไปจนถง Die เปน 125 130 135 140

145 150 155 และ 160 °C ตามลาดบ ดวยความเรวรอบของสกรท 60 rpm หลงจากทผสมเสรจแลวจะนา PLA/PBS blends ทไดไปอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวนาไปฉดขนรปดวยเครอง Injection molding ซงใชอณหภมในการขนรปจาก Feed zone ไปจนถง Nozzle เปน 130 140

150 และ 165 °C ตามลาดบ สดสวนการผสมระหวาง PLA กบ PBS ไดสรปไวในตารางท 1

3.4.2 การสงเคราะห Compatibilizer (PLA-MA-PBS) การเตรยม Compatibilizer แบงออกเปน 2 ขนตอนยอยคอในตอนแรกจะทาการสงเคราะห PLA-MA ซงเปนการนา Maleic anhydride (MA) มากราฟทเขาไปทสายโซของ PLA ทดานขางสายโซ ขนตอนตอไปจงนา PBS มาทาการกราฟทกบ PLA-MA ทหมฟงกชนของ MA ซงเปนตวเชอม PLA กบ PBS (PLA-MA-PBS) ขนตอนการเตรยมเปนไปตามหวขอ 3.4.2.1 และ 3.4.2.2 ตามลาดบ

3.4.2.1 การสงเคราะห PLA-MA ชง PLA จานวน 10 กรมใสลงไปในขวดสามคอขนาด 500 ml แลวเตม THF ลงไป 100 ml กวนดวย Magnetic stirrer จนกระทง PLA ละลายทงหมด จากนนเตม MA และ BPO ลงไป โดยมการปรบเปลยนปรมาณ MA จานวน 3 อตราสวนคอ 15 30 และ 45 wt% ของ

26

นาหนก PLA (ตวอยางชอ LM15 LM30 และ LM45 ตามลาดบ) และเตม BPO ปรมาณ 1 wt% ของนาหนก PLA หลงจากนนตอขวดสามคอเขากบ Reflux condenser แลวนาไปวางในอางนามนใหความรอนทอณหภม 100 °C และทาปฏกรยาภายใตบรรยากาศไนโตรเจน โดยใหความรอนพรอมกบกวนดวย Magnetic stirrer เปนเวลา 20 ชวโมง [28] ทงไวใหเยน นาไปตกตะกอนใน Methanol

ลางตะกอนประมาณ 3 ครง นาไปอบใหแหงในตอบสญญากาศท 60 °C เปนเวลา 48 ชวโมง สดสวนการผสมของสารเคมในการสงเคราะห PLA-MA แสดงดงในตารางท 1

ตารางท 1 สญลกษณและสดสวนการผสมของสารเคมชนดตางๆ สาหรบการเตรยมพอลเมอรผสม และสงเคราะห PLA-MA

ชอตวอยาง สดสวนการผสม

PLA (wt%) PBS (wt%) MA

(wt% of PLA)

BPO

(wt% of PLA)

PLA 100 0 - -

PLA90 90 10 - -

PLA80 80 20 - -

PLA70 70 30 - -

PBS 0 100 - -

LM15 100 - 15 1

LM30 100 - 30 1

LM45 100 - 45 1

%Grafting ของ MA บน PLA หาโดยวธการทาไตเตรชน ซงเรมจากการละลาย PLA-MA ปรมาณ 2 กรมใน Chloroform ปรมาตร 80 ml แลวหยดนากลนลงไปประมาณ 3

หยดเพอไฮโดรไลซหม Anhydride ใหกลายเปนหม Carboxylic acid โดยกวนดวย Magnetic stirrer

ประมาณ 12 ชวโมงแลวนาสารละลายทไดมา 20 ml มาทาการไตเตรตกบ KOH ใน Methanol ความเขมขน 0.01 M จนถงจดยตของ Phenolphthalein โดยระหวางการไตเตรตตองระวงไมใหเกดการตกตะกอนขน [29] ซงมสมการในการคานวณดงสมการ (1) โดย N คอความเขมขนของ KOH สวน

V คอปรมาตรของ KOH และ W คอนาหนกของตวอยาง PLA-MA ในสวนของการพสจน

27

เอกลกษณจะใชเทคนค 1H NMR ใชตวอยางประมาณ 5 mg ละลายใน Deuterated chloroform (CDCl3) สาหรบการทดสอบ

% Grafting = 98 x N x V X 100 (1)

2W

3.4.2.2 การสงเคราะห PLA-MA-PBS

ชง PBS จานวน 5 กรม และชง PLA-MA (ตวอยาง LM15 LM30 และ LM45) จานวน 5 กรม เพอทาการสงเคราะห LMB15 LMB30 และ LMB45 ตามลาดบ โดยเตมลงไปในขวดสามคอขนาด 500 ml แลวเตม Chloroform ลงไป 100 ml กวนดวย Magnetic stirrer

จนกระทง PLA-MA และ PBS ละลายจนหมด จากนนเตม DMAP ปรมาณ 1 wt% ของนาหนก PLA-MA แลวนาไปวางในอางนามนใหความรอนทอณหภม 120 °C และทาปฏกรยาภายใตบรรยากาศไนโตรเจน โดยใหความรอนพรอมกบกวนดวย Magnetic stirrer เปนเวลา 16 ชวโมง [17, 30] ทงไวใหเยน แลวนาไปตกตะกอนใน Methanol ลางตะกอนประมาณ 3 ครงนาไปอบใหแหงดวยตอบสญญากาศท 60 °C เปนเวลา 48 ชวโมงสดสวนการผสมของสารเคมในการสงเคราะห PLA-MA-PBS แสดงดงในตารางท 2

ตารางท 2 สดสวนการผสมของสารเคมในการสงเคราะห PLA-MA-PBS

ชอตวอยาง PLA-MA

PBS (wt%) DMAP

(wt% of PLA-MA) ชนด ปรมาณ (wt%)

LMB15 LM15 50 50 1

LMB30 LM30 50 50 1

LMB45 LM45 50 50 1

การหาปรมาณของ MA ในสายโซของ PLA-MA ทเหลออยหลงจากการเกดปฏกรยากบ PBS โดยการไตเตรชนซงเรมจากการละลาย PLA-MA-PBS ปรมาณ 2 กรมใน Chloroform ปรมาตร 80 ml แลวหยดนากลนลงไปประมาณ 3 หยดเพอไฮโดรไลซหม Anhydride

ใหกลายเปนหม Carboxylic acid โดยกวนดวย Magnetic stirrer ประมาณ 12 ชวโมงแลวนาสารละลายทไดมา 20 ml มาทาไตเตรตกบ KOH ใน Methanol ทความเขมขน 0.01 M จนถงจดยต

28

ของ Phenolphthalein โดยระหวางการไตเตรตตองระวงไมใหเกดการตกตะกอนขน [29] แลวคานวณหาปรมาณ MA ดวยสมการท (1) ในสวนของการพสจนเอกลกษณของ PLA-MA-PBS ทาโดยการนาตวอยางมา 10 กรมละลายใน THF ปรมาตร 100 ml และเมอละลายจนหมดแลวนามาใสในกรวยแยกแลวทงไวขามคนเพอใหเกดการแยกชนแลวนาสารละลายใสชนบนมาตกตะกอนใน Methanol แลวลางตะกอน และอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง หลงจากนนนาไปพสจนเอกลกษณโดยใชเทคนค 1H NMR ใชตวอยางประมาณ 5 mg ละลายใน Deuterated chloroform (CDCl3) สาหรบการทดสอบ

3.4.3 การปรบปรงความเขากนไดของ PLA/PBS blends

การปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS จะใช Compatibilizer ทสงเคราะหไดจากขนตอน 3.4.2 โดยผสม Compatibilizer ปรมาณ 4 %wt ลงใน PLA80 โดย LMB15 ผสมกบ PLA80 จะไดตวอยาง PLA80LMB15 LMB30 ผสมกบ PLA80 จะไดตวอยาง PLA80LMB30 และ LMB45 ผสมกบ PLA80 จะไดตวอยาง PLA80LMB45 ตามลาดบ นามาอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง หลงจากนนทาการผสมดวยเครอง Twin screw extruder โดยตงอณหภมจาก Feed zone ไปจนถง Die เปน 125 130 135 140 145 150 155 และ 160 °C

ตามลาดบ และใชความเรวรอบของสกรท 60 rpm หลงจากทผสมเสรจแลวจะนา PLA/PBS blends

ทไดไปอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวนาไปฉดขนรปดวยเครอง Injection molding

เปนชนทดสอบ ซงใชอณหภมในการขนรปจาก Feed zone ไปจนถง Nozzle เปน 130 140 150

และ 165 °C ตามลาดบ

3.4.4 การสงเคราะหอนภาคซลเวอรระดบนาโน เตรยมสารละลายของ Silver nitrate สารละลายของ Glucose และสารละลายของ Diethyl amine (DEA) ในนากลนชนดละ 200 ml แลวนาสารละลายของ Silver nitrate และสารละลายของ Glucose ผสมกนในบกเกอรขนาด 1000 ml พรอมกบกวนดวย Magnetic stirrer

หลงจากนนเตมสารละลายของ Diethyl amine [31] โดยสดสวนของสารละลายทง 3 ชนดในการสงเคราะหอนภาคซลเวอรแสดงดงในตารางท 3 ซงสารละลายจะเปลยนจากใสกลายเปนสนาตาลออน แลวเปลยนเปนสนาตาลเขม และเปลยนเปนสเทา ตามลาดบ เมอกวนตอไปจะเกดโลหะเกาะทผวของบกเกอรลกษณะคลายกบกระจกเงา (Mirror reaction) และสงเกตเหนตะกอนของอนภาค ซลเวอร (ใชเวลาในการเกดปฏกรยาประมาณ 10 นาท) กรองตะกอนดวยกระดาษกรอง ลางตะกอน

29

ดวยนากลน 3 ครง นาไปอบแหงท 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง จะไดอนภาคซลเวอรสเทาออกมา และพสจนเอกลกษณอนภาคซลเวอรดวย WAXD ในชวง 2-theta เทากบ 30 - 80º ดวย Scan speed

เทากบ 2 deg./min.

ตารางท 3 สดสวนของสารตงตนทใชในการสงเคราะหอนภาคซลเวอร

ตวอยาง Silver nitrate (mM) Glucose (mM) DEA (mM)

Ag1 50 25 25

Ag2 50 25 50

Ag3 50 25 100

Ag4 50 50 50

Ag5 50 100 50

Ag6 25 25 50

Ag7 10 25 50

3.4.5 การเตรยมคอมโพสตของ PLA/PBS/ซลเวอร การเตรยมคอมโพสตของอนภาคซลเวอรกบ PLA/PBS blends โดยใช PLA/PBS

bends ทผานการปรบปรงความเขากนได ซงไดแก (PLA80LMB15) มาผสมกบอนภาคซลเวอรทเตรยมไดจากขนตอน 3.4.4 ซงไดแก Ag6 โดยใชอตราสวนการผสมอนภาคซลเวอรท 1 2 และ 3

wt% ของ PLA80LMB15 โดย PLA80LMB15 ผสมกบซลเวอร 1 wt% จะไดตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% สวน PLA80LMB15 ผสมกบซลเวอร 2 wt% จะไดตวอยาง PLA80LMB15-

Ag2% และ PLA80LMB15 ผสมกบซลเวอร 3 wt% จะไดตวอยาง PLA80LMB15-Ag3% นาสวนผสมทงหมดมาอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง หลงจากนนทาการผสมดวยเครอง Twin screw extruder โดยตงอณหภมจาก Feed zone ไปจนถง Die เปน 125 130 135 140 145

150 155 และ 160 °C ตามลาดบ และใชความเรวรอบของสกรท 60 rpm หลงจากทผสมเสรจแลวนาคอมโพสตทไดไปอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวนาไปฉดขนรปดวยเครอง

30

Injection molding เปนชนทดสอบ ซงใชอณหภมในการขนรปจาก Feed zone ไปจนถง Nozzle เปน 130 140 150 และ 165 °C ตามลาดบ

3.4.6 การปรบเปลยนหมฟงกชนบนอนภาคซลเวอร นาอนภาคซลเวอร 10 กรมมาลางดวย Deionized water ประมาณ 3 ครง แลวนาไปแขวนลอยในนา 100 ml โดยทาการ Sonicate ประมาณ 5 นาท หลงจากนนเตม 3-

Mercaptopropionic acid (MPA) ลงไป 0.03 mol แลว Sonicate อกครงประมาณ 5 นาท จากนนนามากวนดวย Magnetic stirrer เปนเวลา 24 ชวโมงทอณหภมหอง [32] แลวกรองอนภาคซลเวอร (Ag-MPA) ออกมา นาไปลางดวยนา DI ประมาณ 3 ครง แลวอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24

ชวโมง และพสจนเอกลกษณดวย FTIR โดยนาตวอยางมาบดกบ KBR แลวอดเปนแผน Disk กอนทนาไปทดสอบดวย FTIR โดยทดสอบในชวง Wave number 4000 – 800 cm-1 ในโหมด Transmittance

3.4.7 การเตรยมคอมโพสตของอนภาคซลเวอรทผานการปรบเปลยนหมฟงกชนบนอนภาคซลเวอรกบพอลเมอรผสม PLA/PBS

การเตรยมคอมโพสตของอนภาคซลเวอรทผานการปรบปรงแลวกบ PLA/PBS

blends (PLA80LMB15) โดยใชอตราสวนการผสม Ag-MPA ท 1wt% ไดเปนตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA นาสวนผสมทงหมดมาอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง

หลงจากนนทาการผสมดวยเครอง Twin screw extruder โดยตงอณหภมจาก Feed zone ไปจนถง Die เปน 125 130 135 140 145 150 155 และ 160 °C ตามลาดบ และใชความเรวรอบของสกรท 60 rpm หลงจากทผสมเสรจแลวนาคอมโพสตทไดไปอบทอณหภม 60 °C เปนเวลา 24 ชวโมง แลวนาไปฉดขนรปดวยเครอง Injection molding เปนชนทดสอบ ซงใชอณหภมในการขนรปจาก Feed

zone ไปจนถง Nozzle เปน 130 140 150 และ 165 °C ตามลาดบ

31

3.4.8 การทดสอบ SEM

เพอการศกษาพนผวรอยแตกหกของชนตวอยางทดสอบจะใช Scanning Electron

Microscope (MX-2000, CamScan) ซงเตรยมตวอยางโดยนาชนงานทผานการขนรปดวยเครอง Injection molding มาทารอยบาก แลวนาไปจมลงในไนโตรเจนเหลวครงหนงของความยาวทบรเวณรอยบาก แลวนามาทาใหหกโดยวธการของ Impact test แบบ Izod โดยนาดานทไมไดจมลงในไนโตรเจนเหลววางอยดานลางขณะต Impact แลวนาชนสวนดานลางทหกไปศกษาดวย SEM

ซงตวอยางจะถกเคลอบดวยทองกอนนาไปทดสอบ ในการศกษาจะใชกาลงขยาย 2,000 เทา สาหรบตวอยางทเปนคอมโพสตของอนภาคซลเวอรจะศกษาการกระจายตวของอนภาคซลเวอรใน คอมโพสตดวย SEM ในโหมด Back scattered electron image และการศกษาขนาดของอนภาค ซลเวอรทสงเคราะหไดดวยกาลงขยาย 5,000 เทาและ 10,000 เทา กอนนาไปศกษาจะถกเคลอบดวยทองเชนเดยวกน

3.4.9 การทดสอบสมบตเชงกล การทดสอบสมบตเชงกลจะแบงเปนการทดสอบการดง (Tensile test) และการดดโคง (Flexural test) ดวย Universal testing machine (INSTRON: 5969) ซงในการทดสอบการดงทาตาม ASTM D 638 โดยใชกบตวอยางทไดจากการขนรปดวยเครอง Injection molding ใชความเรวการทดสอบเทากบ 5 mm/min โดยทาการดงจนตวอยางเกดการแตกหก ในสวนของการทดสอบการดดโคงจะทาตาม ASTM D 790 โดยใชกบตวอยางทไดจากการขนรปดวยเครอง Injection molding

ในการทดสอบจะทาการดดโคงตวอยางจนถง 5% Strain หรอจนตวอยางเกดการแตกหกกอนถง 5%

Strain ดวยความเรว 1.64 mm/min และ Support span เทากบ 64 mm

3.4.10 การทดสอบสมบตทางความรอน

การทดสอบสมบตทางความรอนแบงเปนการทดสอบดวย Differential Scanning

Calorimeter (DSC1, Mettler Toledo Switzerland) และ Thermogravimetric Analyzer (TGA/DSC1,

Mettler Toledo Switzerland) ซงในการทดสอบทงสองนจะใชกบตวอยางทไดจากการขนรปดวยเครอง Injection molding โดยนามาทดสอบประมาณ 10 mg สาหรบการทดสอบ DSC นนจะเรมทดสอบทอณหภม 30 °C แลวใหความรอนดวยอตรา 5 °C/min จนถงอณหภม 180 °C แลวคงไวท

32

อณหภมนนาน 5 นาท หลงจากนนใหความเยนดวยอตรา 5 °C/min จนถงอณหภม 30 °C แลวใหความรอนอกครงหนงดวยอตรา 5 °C/min จนถงอณหภม 180 °C เมอเสรจแลวทาการหาอณหภม Tg

Tcc Tc Tm และคานวณหา %Crystallinity ในสวนของ TGA เรมทดสอบทอณหภม 100 °C แลวเพมความรอนดวยอตรา 5 °C/min จนถงอณหภม 500 °C เมอเสรจแลวหาอณหภม Tonset และ Td ทงนในการทดสอบ DSC และ TGA จะทาการทดสอบภายใตบรรยากาศของไนโตรเจน

3.4.11 การทดสอบการตานทานเชอแบคทเรย การทดสอบการตานเชอแบคทเรยของตวอยางจะทดสอบกบแบคทเรย E. coli และ S. aureus ซงเปนแบคทเรยแกรมลบและแกรมบวกตามลาดบ ดวยวธ Dynamic shake flask test ตาม ASTM E 2149-10 ทาการทดสอบเปรยบเทยบความสามารถตานเชอแบคทเรยระหวางตวอยางทมการผสม และไมมการผสมอนภาคซลเวอร และความสามารถในการตานเชอแบคทเรยแกรมลบและแกรมบวก

3.4.11.1 การเตรยม Stock เชอแบคทเรย

เตม Nutrient Agar 2.8 กรม ลงในนากลน 100 ml ใหความรอนพรอมกบกวนจนละลาย หลงจากนนปรบ pH ดวย NaOH ความเขมขน 1 M จนไดคา pH อยในชวง 6.8 - 7.2

แลวแบงใสหลอดทดลองจานวน 10 หลอด หลอดละ 8 ml ปดปากหลอดดวยสาล และปดทบดวยอลมเนยมฟอยลอกชนหนง นาไป Sterilize ดวยเครอง Autoclave ท 121 °C เปนเวลา 15 นาท นามาวางใหเอยงประมาณ 15° จนกระทง Nutrient Agar แขงตว จากนนใช Inoculating loop ในการ Transfer เชอแบคทเรยลงบน Nutrient Agar โดย Inoculating loop กอนนามาใชตองลนไฟจนแดงกอน และหลอดทดลองทใส Nutrient Agar ตองลนไฟทปากหลอดทกครงทมการเปดปากหลอดเพอปองกนการปนเปอน และหลงจากท Transfer เชอแบคทเรยเสรจแลวใหนาไป Incubate ทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 ชวโมง

3.4.11.2 การเตรยม Nutrient Broth เตรยม Nutrient Broth 25 กรมในนากลน 1000 ml กวนจนละลาย แลวปรบ pH ดวย NaOH ความเขมขน 1 M จนไดคา pH อยในชวง 6.8 - 7.2 แบงใสหลอดทดลอง

33

จานวน 10 หลอด หลอดละ 4 ml ปดปากหลอดดวยสาล และปดทบดวยอลมเนยมฟอยลอกชนหนง นาไป Sterilize ดวยเครอง Autoclave ท 121 °C เปนเวลา 15 นาท สวน Nutrient Broth ทเหลอใหเกบไวใชตอไปในขอท 3.4.11.5

3.4.11.3 การเตรยมเชอแบคทเรยสาหรบการทดสอบ ปลอยให Nutrient Broth ในหลอดทดลองทผานการ Sterilize จากขอ 3.4.11.2 เยนลง แลว Transfer เชอแบคทเรยจาก Stock เชอแบคทเรยในขอ 3.4.11.1 ใสในหลอด Nutrient Broth ดวย Inoculating loop โดยเลอกหลอดทมเชอแบคทเรยสมบรณและมปรมาณทพอเหมาะ สาหรบ Inoculating loop กอนนามาใชตองลนไฟจนแดงกอน และหลอดทดลองทใส Nutrient Broth ตองลนไฟทปากหลอดทกครงทมการเปดปากหลอดเพอปองกนการปนเปอน หลงจากนนนาไป Incubate ทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 ชวโมง

3.4.11.4 การเตรยมตวอยางสาหรบการทดสอบการตานเชอแบคทเรย นาชนตวอยางทขนรปสาหรบการทดสอบสมบตเชงกลของตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% PLA80LMB15-Ag2% PLA80LMB15-Ag3% และ

PLA80LMB15-Ag1%-MPA มาขนรปเปนฟลมดวยเครอง Compression molding ใหไดชนงานขนาด 50 x 50 mm2 และมความหนาประมาณ 0.5 mm โดยใชอณหภมในการขนรป 170 °C และความดน 80 psi หลงจากนนนาฟลมตวอยางแตละชนดมาตดเปนชนขนาด 10 x 10 mm2 จานวน 25 ชน

3.4.11.5 การทดสอบการตานเชอแบคทเรย นา Nutrient Broth สวนทเหลอจากขอ 3.4.11.2 มาแบงใสขวดรปชมพ

ขนาด 150 ml ขวดละ 50 ml จานวน 6 ขวด แลวนาฟลมทเตรยมไวในขอ 3.4.11.4 ใสลงไปในขวดรปชมพ 1 ขวดตอ 1 ชนดตวอยาง (ตวอยาง 1 ชนดจะใสฟลมขนาด 10 x 10 mm2 จานวน 25 ชน)

โดยจะมหนงขวดทไมไดใสฟลมตวอยางลงไปซงจะใชเปน Control หลงจากนนปดปากขวดรปชมพดวยสาล และปดทบดวยอลมเนยมฟอยลอกชนหนง นาไป Sterilize ดวยเครอง Autoclave ท

34

121 °C เปนเวลา 15 นาท รอใหเยน แลวปเปตเชอแบคทเรยจากทเตรยมไวในหลอดทดลองในขอท 2.4.11.3 โดยเลอกหลอดทมเชอแบคทเรยทมความสมบรณและมปรมาณทพอเหมาะ ปเปตใสในขวดรปชมพทมฟลมตวอยางแตละชนด โดยปเปตเชอแบคทเรยใสขวดละ 500 μl พรอมทงลนไฟทปากหลอดทกครงทมการเปดปากหลอดเพอปองกนการปนเปอน จากนนนาขวดรปชมพทมฟลมตวอยาง และขวด Control ทไดเตมเชอแบคทเรยลงไปแลว ไปเขยาดวยเครองเขยาทความเรวรอบ 150 รอบตอนาท ทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 ชวโมง

3.4.11.6 การทา Dilution เรมจากเตรยม Phosphate buffered saline (PBS) โดยชง NaCl จานวน

8 กรม KCl จานวน 0.2 กรม Na2HPO4 จานวน 1.44 กรม และ KH2PO4 จานวน 0.25 กรม ใสลงในบกเกอรขนาด 1000 ml แลวเตมนากลนลงไป 800 ml กวนจนละลาย แลวปรบ pH ดวย NaOH

ความเขมขน 1 M จนไดคา pH อยในชวง 6.8 - 7.2 หลงจากนนปรบปรมาตรใหไดปรมาตรรวม 1000 ml แลวแบงใสหลอดทดลองหลอดละ 4.5 ml โดยฟลมตวอยาง PLA80LMB15

PLA80LMB15-Ag1% PLA80LMB15-Ag2% PLA80LMB15-Ag3% และ PLA80LMB15-

Ag1%-MPA รวมทง Control แตละชนดจะใชสาละลาย PBS จานวน 9 หลอด (ทงหมดใชจานวน 54 หลอด) ปดปากหลอดดวยสาล และปดทบดวยอลมเนยมฟอยลอกชนหนง นาไป Sterilize ดวยเครอง Autoclave ท 121 °C เปนเวลา 15 นาท รอใหเยน แลวนาขวดรปชมพทมฟลมตวอยางและเชอแบคทเรยทผานการเขยาโดยเครองเขยาทความเรวรอบ 150 รอบตอนาท ทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 ชวโมงจากขอ 3.4.11.5 มาทาการเจอจางเชอแบคทเรย โดยการปเปตเชอแบคทเรยจากขวดรปชมพมา 500 μl ใสลงในหลอด PBS หลอดท 1 แลวเขยาใหเขากน หลงจากนนปเปตเชอแบคทเรยจากหลอดท 1 มา 500 μl ใสลงในหลอด PBS หลอดท 2 แลวเขยาใหเขากน และปเปตเชอแบคทเรยจากหลอดท 2 มา 500 μl ใสลงในหลอด PBS หลอดท 3 ทาอยางนตอไปเรอยๆ จนกระทงถงหลอดท 9 พรอมทงลนไฟทปากหลอดทกหลอดทกครงทมการเปดปากหลอดเพอปองกนการปนเปอน เมอครบแลวกเรมทาการเจอจางเชอแบคทเรยจากขวดรปชมพทมฟลมตวอยางอนๆจนครบ ตารางท 4 แสดงคา Dilution factor ของแตละหลอดทดลองในการเจอจางเชอแบคทเรย

35

ตารางท 4 Dilution factor ของแตละหลอดทดลองทมการเจอจางเชอแบคทเรย

หลอดสารละลาย PBS ท 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ความเขมขนของเชอแบคทเรย

10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9

Dilution factor 10 102 103 104 105 106 107 108 109

3.4.11.7 การเพาะเชอแบคทเรย เตรยมจานเพาะเชอโดยการเตรยม Plate count agar จานวน 20.5 กรม ใน

นากลน 1000 ml ใหความรอนและกวนจนละลาย แลวปรบ pH ดวย NaOH ความเขมขน 1 M จนไดคา pH อยในชวง 6.8 - 7.2 แบงใสขวดรปชมพขนาด 500 ml จานวน 3 ขวด ปดปากขวดดวยสาล และปดทบดวยอลมเนยมฟอยลอกชนหนง นาไป Sterilize ดวยเครอง Autoclave ท 121 °C เปนเวลา 15 นาท เสรจแลวรอใหอณหภมลดลงประมาณ 60 °C แลวนา Plate count agar เทลงในจานเพาะเชอจานละประมาณ 10 ml แลวเขยาเบาๆ ให Plate count agar กระจายทวจานเพาะเชอ ปดฝาจานแลววางทงไวจน Plate count agar แขงตว ลนไฟทปากขวดรปชมพทบรรจ Plate count agar ทกครงทมการเปดปากขวด และขณะทเท Plate count agar ลงในจานเพาะเชอไมควรเปดฝาจานกวางเกนไปเพอปองกนการปนเปอน ฟลมตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% PLA80LMB15-Ag3% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA รวมทง Control แตละชนดจะใชจานเพาะเชอทงหมด 9 จาน (รวมทงหมด 54 จาน) เมอ Plate count agar ในจานเพาะเชอแขงตวแลวใหนาหลอดทดลองทไดทาการเจอจางเชอแบคทเรยจากขอ 3.4.11.6 โดยนาหลอดท 9 มาปเปตเชอแบคทเรยครงละ 10 μl แลวหยดลงบนจานเพาะเชอ โดยทาการหยดทงหมด 10 หยด (ปรมาตรรวม 100 μl) ขณะหยดไมควรเปดฝาจานเพาะเชอกวางเกนไป และลนไฟทปากหลอดทดลองทกครงทมการเปดปากหลอดเพอปองกนการปนเปอน โดยทาซาอก 2 จาน (รวมใชจานเพาะเชอ 3 จานตอหนงหลอดทไดมาจากการทาการเจอจางเชอแบคทเรยในหวขอ 3.4.11.6)

ตอจากนนนาหลอดท 8 และ 7 มาทาการหยดเชอแบคทเรยใสจานเพาะเชอเชนเดยวกบหลอดท 9

(รวมใชจานเพาะเชอ 9 จานตอหนงชนดของฟลมตวอยางทไดมาจากการทาการเจอจางเชอ

36

แบคทเรย และใชจานเพาะเชอรวมทงหมดทกตวอยาง 54 จาน) และทาการหยดเชอแบคทเรยจากตวอยางชนดอนๆลงจานเพาะเชอจนเสรจ แลวนาจานเพาะเชอทมเชอแบคทเรยทงหมดไป Incubate

ทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 ชวโมง

3.4.11.8 การนบจานวนแบคทเรย

หลงจากนาจานเพาะเชอทมเชอแบคทเรยไป Incubate ทอณหภม 37 °C

เปนเวลา 24 ชวโมงแลว ใหเลอกจานเพาะเชอทมจานวนของโคโลนอยในชวง 30 – 300 โคโลน โดยนามาหาจานวนเชอแบคทเรย และคานวณการตานเชอแบคทเรย ตามสมการท (2) และ (3)

จานวนเชอแบคทเรย (CFU/ml) = จานวนโคโลนทนบได x Dilution factor

X 100 (2) ปรมาตรทหยดลงในจานเพาะเชอ (0.1 ml)

% Antibacteria = CFU/ml ของ control – CFU/ml ของตวอยาง X 100 (3)

CFU/ml ของ control

37

บทท ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

. การศกษาพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PBS (PLA/PBS blend)

การทดสอบสมบตของ PLA/PBS blends จะประกอบไปดวยการศกษาสณฐานวทยาพนผวรอยแตกหก การทดสอบสมบตเชงกล และสมบตทางความรอน โดย PLA/PBS blends มอตราสวนการผสมกนระหวาง PLA กบ PBS ทอตราสวนโดยนาหนกท / (PLA90) 80/20 (PLA80) และ 70/30 (PLA70) ทาการผสม PLA กบ PBS ดวยเครอง Twin screw extruder และขนรปตวอยางดวยเครอง Injection molding

4.1.1 สณฐานวทยา ลกษณะทางสณฐานวทยาทาการศกษาโดยใชเครอง Scanning electron

microscope (SEM) ซงตวอยางกอนจะทนามาทดสอบจะถกขนรปดวยเครอง Injection molding

หลงจากนนนามาจมลงในไนโตรเจนเหลว แลวนามาทาใหแตกหกโดยวธการของ Impact test แบบ Izod และนาไปศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาของพนผวทแตกหก

การดพนผวรอยแตกหกของตวอยางดวย SEM เพอศกษาความเขากนไดระหวาง PLA และ PBS ในพอลเมอรผสมซงผลการทดสอบไดแสดงไวในภาพท 6 โดยใชกาลงขยาย 2000 เทา ซงมการเปรยบเทยบลกษณะทางสณฐานวทยาของ PLA และ PBS กบ PLA/PBS blends ทอตราสวน 90/10 (PLA90) 80/20 (PLA80) และ 70/30 (PLA70) จากภาพ SEM

ของ PLA/PBS blends ทอตราสวนการผสมท / (PLA90) จะไมพบการแยกเฟสของ PLA และ PBS ลกษณะของพนผวมความเขากนไดด แตเมอเพมปรมาณของ PBS ใน PLA/PBS blends จะสงเกตพบการแยกเฟสของ PLA และ PBS ไดชดเจนมากขน โดยจะพบเมดทรงกลมขนาดเลกของ PBS กระจายตวอยในเฟสของ PLA และขนาดของเฟส PBS ใหญขนตามปรมาณการเตม PBS ในPLA/PBS blends โดยลกษณะของพนผวไมมความราบเรยบเปนเนอเดยวกน ซงอาจกลาวไดวาเมออตราสวนผสมของ PBS ใน PLA/PBS blends มอตราสวนทเพมมากขนถง wt% จะทาให PLA

กบ PBS ในพอลเมอรผสมไมเขากน (Immiscible blend) ซงสอดคลองกบงานวจยของ Bhatia และคณะ [14] ซงพบวา PLA/PBS blends เมอมอตราสวนการผสมของ PBS มากกวา 20 wt% จะเกดการแยกเฟสระหวางเฟส PLA และ PBS

38

ภาพท 6 SEM บรเวณพนผวรอยแตกหกของตวอยาง (a) PLA (b) PLA90

(c) PLA80 (d) PLA70 และ (e) PBS ทกาลงขยาย 2000 เทา

(a)

(b) (c)

(d) (e)

SEI 15 kV 5 um

SEI 15 kV 5 um SEI 15 kV 5 um


39

4.1.2 สมบตเชงกล การทดสอบสมบตเชงกลจะประกอบไปดวยการทดสอบการดง (Tensile test)

และการทดสอบการดดโคง (Flexural test) โดยเครอง Universal testing machine ทดสอบตาม

ASTM D 638 และ D 790 ตามลาดบ ซงตวอยาง PLA/PBS blends ในแตละอตราสวนผสมจะถกนามาเปรยบเทยบกบสมบตเชงกลของ PLA และ PBS บรสทธ

4.1.2.1 การทดสอบการดง (Tensile test)

การทดสอบการดง (Tensile test) ซงทดสอบดวยเครอง Universal testing

machine ในแตละอตราสวนจะมการทดสอบเปรยบเทยบกบ PLA และ PBS โดยกราฟความสมพนธระหวาง Stress และ Stain ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

แสดงดงภาพท 7 ซงคา Tensile modulus ของ PLA/PBS blends ไดแสดงในภาพท 8 จากการทดสอบพบวา PLA และ PBS มคา Tensile modulus ประมาณ 960 และ 230 MPa ตามลาดบ และเมออตราสวนของ PBS ใน PLA/PBS blends เพมมากขนจะทาใหมคา Tensile modulus ลดลงเมอเทยบกบ PLA โดยคา Tensile modulus ลดลงจากตวอยาง PLA90 PLA80 และลดลงมากสดทตวอยาง PLA70 เมอเทยบกบ PLA ในสวนของคา Tensile strength ของ PLA/PBS blends ซงแสดงไวในภาพท 9 พบวาคา Tensile strength มคาลดลงเมอมอตราสวนของ PBS เพมมากขน ซงมแนวโนมเหมอนกบคา Tensile modulus โดยมคาลดลงจากตวอยาง PLA90 PLA80 และมคา Tensile

strength ลดลงมากสดทตวอยาง PLA70 ตามลาดบ ซงการลดลงของ Tensile strength เมอมสดสวนของ PBS ในพอลเมอรผสมเพมมากขนอาจเกดจากการทพอลเมอรผสมเกดความไมเขากนระหวางเฟสเพมขนดง SEM ในภาพท 6 จงทาให Tensile strength มคาลดลง โดยแนวโนมของคา Tensile

modulus และ Tensile strength ของ PLA/PBS blends สอดคลองกบงานวจยของ Bhatia และคณะ [14] ซงพบวาเมอมปรมาณของ PBS ใน PLA/PBS blends เพมมากขนจะทาใหทงคา Tensile

modulus และ Tensile strength มแนวโนมลดลง

เมอมาพจารณาคาของ Elongation at break ของ PLA/PBS blends ซงแสดงไวในภาพท 10 กพบวาคา Elongation at break มคาเพมขนตามอตราสวน PBS ทเพมขนใน PLA/PBS bends โดย PLA มคา Elongation at break ประมาณ 7% แตหลงจากมการผสม PBS ทาใหมคา Elongation at break เพมมากขน โดยผสม PBS ลงไปใน PLA/PBS blends ทอตราสวน 10

wt% (PLA90) จะทาใหคา Elongation at break มคาสงถงประมาณ 45% และคา Elongation at break

40

จะมคาสงขนเรอยๆตามปรมาณของ PBS ทเพมมากขน [33] โดยคา Elongation จะเพมจากตวอยาง PLA90 PLA80 และมคามากทสดทตวอยาง PLA70 โดยมคา Elongation at break ประมาณ 45%

50% และ 75% ตามลาดบ พบวา Elongation at break ของพอลเมอรผสมมคามากกวาพอลเมอร บรสทธทง PLA และ PBS [33] ซงม Elongation at break ประมาณ 7 และ 20% ตามลาดบ ซงเมอพจารณาจากแนวโนมของคา Tensile modulus Tensile strength และคา Elongation at break ของ PLA/PBS blends อาจเกดจากการท PBS เปนพอลเมอรทมความยดหยนกวา PLA ทาใหเมอนามาผสมกน PBS จงชวยใหพอลเมอรผสมมความยดหยนมากขนซงสงเกตจากคา Elongation at break

ทเพมมากขนตามปรมาณของ PBS ทเพมมากขนในสวนผสม แตอยางไรกตามการท PLA/PBS

blends มความยดหยนมากขนกสงผลใหคา Tensile modulus และคา Tensile strength มคาลดลงตามไปดวย ซงผลการทดสอบแรงดงสอดคลองกบผล SEM ซงจากภาพ SEM ของ PLA และ PBS ในภาพท 6 (a และ e) จะพบลกษณะรอยแตกหกทเรยบแสดงถงความเปราะ สวนรอยแตกหกของ PBS

แสดงถงความเหนยว และเมอมการผสม PBS กบ PLA ทาใหรอยแตกหกแสดงลกษณะทมความเหนยวเพมมากขน

ภาพท 7 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

41

ภาพท 8 Tensile modulus ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

ภาพท 9 Tensile strength ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

PLA PLA90 PLA80 PLA70 PBS 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Tens

ile m

odul

us (M

Pa)


10

20

30

40

50

60

70

Tens

ile s

tren

gth

(MPa

)

42

ภาพท 10 Elongation at break ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

4.1.2.2 การทดสอบการดดโคง (Flexural test)

การทดสอบการดดโคง (Flexural test) ซงทดสอบดวยเครอง Universal

testing machine ผลการทดสอบแสดงดงภาพท 11 และ 12 ซงแสดงคา Flexural modulus และ Flexural strength ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ตามลาดบ โดยจากการทดสอบพบวา PLA

เกดการแตกหกกอนทจะถง 5% strain แตเมอมการผสม PBS ใน PLA/PBS blends จะไมพบการแตกหกในชวงการทดสอบภายใน 5% strain สาหรบคา Flexural modulus ของ PLA/PBS blends

ในแตละอตราสวนมคาลดลงเมอเทยบกบ PLA และ Flexural modulus จะลดลงตามการเพมขนของอตราสวนของ PBS ใน PLA/PBS blends อยางไรกตามเมอดทอตราสวนการผสมของ PLA กบ PBS ท / (PLA80) กพบวามคา Flexural modulus เพมขนเลกนอยเมอเทยบกบอตราสวนการผสมของ PLA กบ PBS ท / (PLA90) และทอตราสวนการผสมท 70/30 (PLA70) พบวา Flexural modulus มคาลดลงมากทสด


10

20

30

40

50

60

70

80

90

Elon

gatio

n at

bre

ak (%

)

43

ในสวนของผล Flexural strength กพบวามแนวโนมเชนเดยวกนกบคา Flexural modulus คอ PLA/PBS blends จะมคา Flexural strength ทลดลงเมอเทยบกบ PLA และ Flexural strength จะลดลงตามอตราสวนทเพมขนของ PBS ใน PLA/PBS blends แตอยางไรกตามทอตราสวนการผสมของ PLA กบ PBS ท / (PLA80) พบวามคา Flexural strength ทเพมมากขนเลกนอยเมอเทยบกบทอตราสวนการผสมของ PLA กบ PBS ท / (PLA90) และ /

(PLA70) พบวา Flexural modulus มคาลดลงมากทสด อยางไรกตามทง Flexural modulus และ Flexural strength มแนวโนมทลดลงเมอผสม PBS มากขน เนองจากการเตม PBS ซงเปนพอลเมอรทมความยดหยนมากกวา PLA จงทาให Flexural modulus และ Flexural strength มคาลดลง [34]

และการทดลองกสอดคลองกบการทดสอบการดง ซงมคา Tensile modulus และ Tensile strength

ทลดลง แตมคา Elongation at break ทเพมมากขนตามอตราสวนของ PBS ใน PLA/PBS blends ซงแสดงใหเหนวามความยดหยนและความเหนยวทเพมมากขนซงทาให PLA ทปกตมความเปราะและเกดการแตกหกขณะการทดสอบแรงดด ไดรบการปรบปรงใหมความเหนยวเพมมากขนเมอผสมดวย PBS

ภาพท 11 Flexural modulus ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

PLA PLA90 PLA80 PLA70 PBS 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

Flex

ural

mod

ulus

(GPa

)

44

ภาพท 12 Flexural strength ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

4.1.3 การทดสอบสมบตทางความรอน

สมบตทางความรอนของ PLA/PBS blends จะทาการศกษาดวยการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC เพอศกษามอณหภมคลายแกว (Tg) อณหภม Cold crystalline (Tcc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และ Degree of crystallinity และการทดสอบสมบตความเสถยรทางความรอนดวย TGA เพอศกษาอณหภมการสลายตวทางความรอน (Td)

. . . การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC เรมตงแต 30 – 180 °C โดยใช Heating rate ในการทดสอบท °C/min และใชตวอยางในการทดสอบประมาณ mg ซงผลการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC แสดงดงภาพท 13 และไดสรปไวในตารางท 5 ซงพบวา PLA ม Tg ท 54.62 °C และม Tm ท 155.36 °C ขณะท PBS ม Tg ท -38.99 °C และม Tm ท 111.46 °C

สาหรบการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC ของ PLA/PBS blends พบวา Tg ของ PLA/PBS

blends มคานอยกวา PLA และมแนวโนมลดลงเมออตราสวนของ PBS ใน PLA/PBS blends เพม


10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

Flex

ural

str

engt

h (M

Pa)

45

มากขน โดย Tg ของ PLA/PBS blends ในตวอยาง PLA90 PLA80 และ PLA70 มคาลดลงจาก Tg

ของ PLA ประมาณ 9 10 และ 12 °C ตามลาดบ อยางไรกตาม Tg ของ PLA/PBS blends ยงคงมคาอยระหวาง Tg ของ PLA และ PBS ซงสอดคลองกบการทดลองของ Shibata และคณะ [33] ซงพบวาเมอมอตราสวนของ PBS เพมขนใน PLA/PBS blends จะทาให Tg มแนวโนมทลดลง ซงสนบสนนผลการทดสอบสมบตเชงกลทมความยดหยนและความเหนยวเพมขนเมอมปรมาณ PBS

ทเพมขนใน PLA/PBS blends โดยการลดลงของ Tg ของ PLA/PBS blends จะสงผลใหพอลเมอรมลกษณะคลายยางมากขน จงทาใหมความยดหยนมากขน การเตม PBS ในพอลเมอรผสมอาจทาใหสายโซของ PLA สามารถเคลอนตวไดงายขนเมอมการเปลยนแปลงของอณหภมจงทาให Tg เคลอนมายงอณหภมทตาลงเมอเทยบกบ PLA บรสทธ นอกจากน PLA/PBS blends ไดแสดง Tccของ PBS ทอณหภมประมาณ 88 °C ซงมคาใกลเคยงกบ Tcc ของ PBS ในสวนของ Tm ของ PLA/PBS blends พบวามการแยกกนเปนสองบรเวณทสอดคลองกบ Tm ของ PLA และ PBS บรสทธ โดย Tm ของ PLA/PBS blends

แทบจะไมมการเปลยนแปลงเมอมปรมาณของ PBS เพมขน แตมคาทลดลงจาก Tm ของ PLA และ PBS บรสทธเลกนอย [11] ในสวนของผลกทเกดขนใน PLA/PBS blends โดย PLA และ PBS มความรอนแฝงของการเกดผลก 100% ( Hc

o) เทากบ 93 [33] และ 210 J/g [9] ตามลาดบ ซงพบวา PLA บรสทธจะม Degree of crystallinity เพมขนเมอมการผสม PBS ลงไปใน PLA/PBS blends

โดย PLA บรสทธม Degree of crystallinity แคประมาณ 3% แตตวอยาง PLA90 ซงม PBS ผสมอย 10 wt% กทาให Degree of crystallinity ในสวนของ PLA ใน PLA/PBS blends เพมเปนประมาณ 10% แตในตวอยาง PLA80 และ PLA70 จะม Degree of crystallinity ในสวนของ PLA ลดลงเมอเทยบกบ PLA90 เนองจากอตราสวนของ PLA ใน PLA/PBS blends มปรมาณทลดลง จงทาใหปรมาณของผลกในสวนของ PLA ใน PLA/PBS blends ลดลง แตจะพบวา Degree of crystallinity

ในสวนของ PBS ใน PLA/PBS blends จะมคาเพมมากขนตามปรมาณของ PBS ทเพมมากขน โดยในงานวจยของ Yokohara และ Yamaguchi ซงไดศกษา PLA/PBS blends ซงไดผสม PBS ในอตราสวน 5 10 และ 20 wt% โดยพวกเขาไดสรปวา PBS จะชวยในการเกดผลกของ PLA โดย PBS

46

จะทาตวเปน Crystallization nuclei ใหกบ PLA จงทาให PLA เกดผลกมากขนเมอมการนา PBS มาผสมกน [11, 33]

ภาพท 13 DSC thermogram ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

ตารางท 5 การทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

Sample Temperature (°C) Crystallinity (%)

Tg Tcc TmPBS Tm1PLA Tm2PLA PBS PLA

PLA 54.62 - - - 155.36 - 3.06

PLA90 45.35 88.78 105.21 139.18 151.10 18.81 10.56

PLA80 44.58 89.52 105.85 140.00 150.95 23.81 7.69

PLA70 42.11 87.18 106.08 139.00 150.63 29.86 7.17

PBS -38.99 89.00 111.46 - - 40.72 -

PLA

PLA90

PLA80

PLA70

PBS

47

. . . การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA เรมตงแตอณหภม 100 –

500 °C ในการทดสอบใช Heating rate ในการทดสอบท °C/min ซงผลการทดสอบสมบตทางความรอนของ PLA/PBS blends แสดงดงภาพท 14 และไดสรปไวในตารางท 6 จากการทดสอบพบวา PLA มอณหภม Onset (Tonset) ท 252.84 °C และม Td ท 281.57 °C สวน PBS ม Tonset ท

353.94 °C และม Td ท 390.82 °C เมอมการนา PBS มาผสมกบ PLA เปน PLA/PBS blends พบวาม Tonset ใกลเคยงกนทประมาณ 292 °C แตเกดการสลายตวทางความรอนสองขนตอน โดยขนตอนแรกมการสลายตวทางความรอน (Td1) ทใกลเคยงกนของทกตวอยาง PLA/PBS blends คอทอณหภมประมาณ 325 °C แตสาหรบการสลายตวทางความรอนในขนทสอง (Td2) นนพบวามอณหภมเพมขนตามปรมาณของ PBS ใน PLA/PBS blends ทเพมมากขน ซงแสดงใหเหนวา PBS

สามารถชวยให PLA/PBS blends มอณหภมการสลายตวทางความรอนทเพมขน แตคาทเพมขนกยงคงอยระหวางอณหภมการสลายตวทางความรอนของ PLA และ PBS ซงผลทางความรอน TGA

คลายกบงานวจยของ Zhu และคณะ [35] ซงไดศกษาพอลเมอรผสมกบ PBS โดยพบวามการสลายตวทางความรอนในสองขนตอน และ Td กจะเพมขนตามปรมาณของ PBS ทเพมมากขน

ภาพท 14 TGA thermogram ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

48

ตารางท 6 การทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA PBS และ PLA/PBS blends ทอตราสวนตางๆ

Sample Degradation temperature (°C)

TOnset Td1 Td2

PLA 252.84 281.57 -

PLA90 291.51 324.92 362.50

PLA80 292.51 322.67 369.26

PLA70 293.19 325.25 376.50

PBS 353.94 - 390.82

. การสงเคราะห Compatibilzer (PLA-MA-PBS)

Compatibilizer ทสงเคราะหขนมาจะประกอบไปดวยสายโซพอลเมอรของ PLA และ PBS

ซงกราฟทกนดวย Maleic anhydride (PLA-MA-PBS) โดยสวนทเปนสายโซ PLA ใน Compatibilizer จะสามารถผสมเขากนไดดกบเฟสของ PLA ในพอลเมอรผสม และสวนของสายโซ PBS ใน Compatibilizer จะสามารถผสมเขากนไดดกบเฟสของ PBS ดงนนเมอนาไปผสมกบ PLA/PBS blends จงชวยใหพอลเมอรผสมทงสองสามารถเขากนไดดขน ในการสงเคราะห Compatibilizer ประกอบไปดวยสองขนตอนยอยคอในขนตอนแรกจะทาการสงเคราะหให MA มากราฟททสายโซ PLA (PLA-MA) และหลงจากนนจงนา PBS เขามากราฟททสายโซของ PLA-MA

โดยม MA เปนตวเชอมระหวาง PLA และ PBS (PLA-MA-PBS) ไดเปน Compatibilizer

49

4.2.1 การสงเคราะห PLA-MA

ในการสงเคราะหนา MA มากราฟทกบสายโซของ PLA ผานปฏกรยา Free radical

โดยม BPO เปน Initiator ซงจะทาใหสายโซของ PLA เกดเปน Radical โดยเกดทตาแหนง Tertiary

carbon atom ในสายโซ PLA กอนท MA จะเขาไปกราฟททสายโซของ PLA [36, 37] ในงานวจยนไดทาการเตรยม PLA-MA 3 ชนดไดแก LM15 LM30 และ LM45 ทมการปรบเปลยนปรมาณของ MA เปน 15 30 และ 45 wt% ตามลาดบ โดยโครงสรางทางเคมของ PLA-MA แสดงดงภาพท 15

และ 1H NMR ของ PLA แสดงดงภาพท 16(a) ซงมพคเอกลกษณท 1.57 ppm ซงเปน Chemical

shifts ของ Methyl proton และท 5.15 ppm ซงเปนของ Methine proton ในสายโซของ PLA [38,

39] และผลการพสจนเอกลกษณ PLA-MA ดวย 1H NMR แสดงดงภาพท 16(b) พบ Chemical shifts

ทสาคญของคอท 1.57 และ 5.15 ppm ซงเปน Chemical shifts เอกลกษณของ PLA นอกจากนยงไดพบพคเพมเตมทประมาณ 3.5 – 4.0 ppm ซงเปน Chemical shifts ของ Proton ทอยใน Anhydride

ring [28, 40] โดยเมอขยายภาพในชวงดงกลาวดงแสดงไวในภาพท 16(c) จะพบ Chemical shifts ท 3.04 และ 3.70 ppm ซงเปน Chemical shifts ของ Methine proton และ Methylene proton ใน MA

ตามลาดบ [29, 41] นอกจากนยงพบ Chemical shifts ท 3.92 ppm ซงอาจเกดจากการท MA เขาไปกราฟทเขากบสายโซ PLA ทบรเวณเดยวกนมากกวาหนงโมเลกลเกดเปน Poly(maleic anhydride)

[41] สาหรบการหาปรมาณของ MA ทเกดการกราฟทกบ PLA ไดจากการทาไตเตรตกบ KOH ซงพบวาตวอยาง LM15 ม %Grafting = 3.19 LM30 ม %Grafting = 5.00% และ LM45 ม %Grafting

= 5.83%

ภาพท 15 โครงสรางทางเคมของ PLA-MA [28]

50

ภาพท 16 1H NMR spectra ของ (a) PLA (b) PLA-MA (LM45) และ (c) ภาพขยาย PLA-MA (LM45)

ppm

(c)

3.92

3.70

3.04

(b)

5.15

1.57

(a)

5.15

1.57

51

4.2.2 การสงเคราะห PLA-MA-PBS

หลงจากการสงเคราะห PLA-MA แลวจงนา PBS มากราฟทเขากบ PLA-MA ทหม MA ในงานวจยนทาการสงเคราะห PLA-MA-PBS 3 ชนดไดแก LMB15 LMB30 และ LMB45

โดยเกดปฏกรยาระหวางหม Hydroxyl ทปลายสายโซของ PBS กบหม MA โดยโครงสรางทางเคมของ PLA-MA-PBS แสดงดงภาพท 17 และไดมการพสจนเอกลกษณโดยอาศยความสามารถในการละลายทแตกตางกนระหวาง PLA และ PBS ใน Tetrahydrofuran (THF) สาหรบ PLA เมอนามาละลายใน THF จะละลายจนหมดไดเปนสารละลายใส สวน PBS เมอนามาละลายใน THF จะเกดการตกตะกอนดงแสดงในภาพท 18 และเมอทาการทดสอบการละลายของ PLA-MA-PBS กบ THF

จะไดเปนสารละลายสขาวขนและเมอตงทงไวเปนระยะเวลา 12 ชวโมง จะเกดการแยกชนกน โดยชนบนยงคงมความขน สวนชนลางจะเปนตะกอนสขาวซงทง 2 ชนนไมไดแยกออกจากกนอยางชดเจนเหมอนกบการละลายของ PBS ใน THF ซงคาดวาสารละลายชนบนนาจะยงมสวนของ PLA

บรสทธและ PLA ใน PLA-MA-PBS ทละลายใน THF และชนลางทตกตะกอนนาจะยงมสวนของ PBS บรสทธและ PBS ใน PLA-MA-PBS ทไมละลายใน THF

ภาพท 17 โครงสรางทางเคมของ PLA-MA-PBS

52

ทาการแยกชนทงสองออกจากกนโดยใชกรวยแยก และไดนาสารละลายชนบนทคาดวานาจะเปน PLA ไปทาการตกตะกอนใน Methanol ซงพบวาไดเปนตะกอนสขาวออกมา แลวจงนาตะกอนทไดไปพสจนเอกลกษณดวย 1H NMR ซงผลการทดสอบไดแสดงไวในภาพท 19(c)

เมอนาผลทไดมาเปรยบเทยบกบ 1H NMR spectra ของ PLA บรสทธและ PBS บรสทธซง 1H NMR

spectra ของ PLA บรสทธแสดงในภาพท 19(a) จะปรากฏพคท 1.57 ppm ซงเปน Chemical shifts ของ Methyl proton และท 5.15 ppm เปน Chemical shifts ของ Methine proton ในสายโซของ PLA

[28, 39] สวนภาพท 19(b) เปน 1H NMR spectra ของ PBS บรสทธ โดยพคท 2.63 ppm เปน

Chemical shifts ของ Methylene proton ทอยในสวนของมอนอเมอรทเปน Succinic acid และพคท 1.71 และ 4.12 ppm เปน Chemical shifts ของ Methylene proton ทอยในสวนของมอนอเมอรทเปน Butanediol โดยพคท 4.12 ppm จะเปน Chemical shifts ของ Methylene proton ทอยตดกบหม Ester

ในสายโซของ PBS [9, 42] สาหรบ 1H NMR spectra ของ PLA-MA-PBS แสดงไวในภาพท 19(c)

พบพคท 1.57 และ 5.20 ppm ซงเปน Chemical shifts เอกลกษณของ PLA และยงพบ Chemical

shifts ท 2.63 และ 4.12 ppm ซงเปน Chemical shifts เอกลกษณของ PBS แตอยางไรกตาม

Chemical shifts เอกลกษณของ PBS อกพคท 1.70 ppm นนสงเกตเหนเพยงพคขนาดเลกเนองจากถกบดบงดวยพค 1.57 ppm ของ PLA ซงจากผลการทดสอบดวย 1H NMR เปนการยนยนวา PLA

กบ PBS เกดการกราฟทตดกนดวย MA และเมอนาตวอยางของ PLA-MA-PBS ไปทาการไตเตรตกบ KOH เพอหาปรมาณของ MA ทยงคงเหลออย ซงไดผลการทดสอบดงนคอ LMB15 ม MA

เหลออย 0.39% LMB30 ม MA เหลออย 0.59% และ LMB45 ม MA เหลออย 0.59%

53

ภาพท 18 ความสามารถในการละลายของตวอยางแตละชนดใน THF โดย (a) การละลาย

ของตวอยางชวงเรมตน และ (b) หลงจากทงไวประมาณ 12 ชวโมง

(a)

(b)

THF PLA PBS PLA-MA-PBS

THF PLA PBS PLA-MA-PBS

54

ภาพท 19 1H NMR spectra ของ (a) PLA (b) PBS และ

(c) PLA-MA-PBS (LMB15) หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF

5.15

1.57

2.63

1.71 4.12

5.20

2.63

1.57

4.12

(a)

(b)

(c)

55

4.3 การปรบปรงความเขากนไดของพอลเมอรผสม PLA/PBS ดวย Compatibilizer

การทดลองในขนตอนนจะทาการปรบปรงความเขากนไดของ PLA/PBS blends โดยการเตม PLA-MA-PBS ซงเปน Compatibilizer ลงไปผสมกบ PLA/PBS blends โดยเลอกใชอตราสวนการผสมโดยนาหนกระหวาง PLA กบ PBS เทากบ 80/20 (PLA80) เนองจากทอตราสวนนพบการแยกเฟสระหวางพอลเมอรผสม โดย Compatibilizer ททาหนาทปรบปรงความเขากนใหกบ PLA/PBS blends นนจะประกอบไปดวยสวนทเปน PLA และสวนทเปน PBS ซงเขากบเฟส PLA

และ PBS ใน PLA/PBS blends ตามลาดบ จะเปนตวเชอมระหวางเฟสทงสองเพอปรบปรงความเขากนได โดย PLA/PBS blends และ Compatibilizer ถกผสมดวยเครอง Twin screw extruder และขนรปตวอยางดวยเครอง Injection molding และ Compatibilizer จะมอยดวยกน 3 ชนดคอ LMB15

LMB30 และ LMB45 ซงในแตละชนดจะมปรมาณของ MA อยในปรมาณทแตกตางกน คอ 15 30

และ 45 wt% ของ PLA ตามลาดบ และการนา Compatibilizer ในแตละชนดมาผสมกบ PLA/PBS

blends จะนามาผสมในปรมาณ 4 wt% โดยนาหนกของ PLA/PBS blends ทาใหไดเปน PLA80LMB15 PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 ตามลาดบ

4.3.1 สณฐานวทยา การศกษาสณฐานวทยาของพอลเมอรผสมดวยเครอง SEM ทกาลงขยาย 2000

เทา แสดงดงภาพท 20 ซงเปนภาพสณฐานวทยาของ PLA/PBS blends ทอตราสวนการผสมระหวาง PLA กบ PBS ท / (PLA80) เปรยบเทยบกบภาพสณฐานวทยาของ PLA/PBS blends ทมการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ (PLA80LMB15 PLA80LMB30 และ PLA80LMB45) โดยภาพ SEM ของตวอยาง PLA80LMB15 (ภาพท 20(b)) จะเหนเฟสของ PBS ทกระจายตวอยในเฟสของ PLA ไดไมชดเจนเหมอนกบภาพ SEM ของตวอยาง PLA80 (ภาพท 20(a)) รอยแยกระหวางเฟสทงสองพบเหนไดนอยลง และผวของรอยแตกหกมความเปนเนอเดยวกนมากขน และเมอทาการเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 ซงมปรมาณของ MA ใน Compatibilizer ทมากขน (%Grafting เพมขน) กพบวาเฟสของ PBS ทกระจายตวอยใน PLA มความเขากนมากขน รอยแยกระหวางเฟสลดลง และพนผวรอยแตกหกมความเปนเนอเดยวกนมากขน ดงนนถาปรมาณของ MA ใน Compatibilizer ทใชในการปรบปรงความเขากนมปรมาณทมากขนจะทาใหความเขากนไดระหวาง PLA และ PBS มมากขนตามไปดวย แสดงใหเหนวา Compatibilizer สามารถปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS เนองจากสวนของ PLA และ PBS ใน Compatibilizer สามารถเขากนไดกบเฟส PLA และ PBS ใน PLA/PBS blends

ตามลาดบและทาหนาทเปนตวเชอมระหวางเฟสทงสอง [18] ผลการทดลองนคลายกบงานวจยของ

56

Ho และคณะ [17] ซงไดปรบปรงความเขากนไดของ PLA/TPO blend โดยใช TPO-MA-PLA เปน Compatibilizer โดยจะเขาไปเพม Interfacail adhesion ระหวางเฟสและปรบปรงความเขากนได

ภาพท 20 SEM ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ

โดย (a) PLA80 (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB30 และ (d) PLA80LMB45

4.3.2 สมบตเชงกล

การทดสอบสมบตเชงกลจะประกอบไปดวยการทดสอบการดง (Tensile test)

และการทดสอบการดดโคง (Flexural test) ดวยเครอง Universal testing machine ทดสอบตาม

ASTM D 638 และ D 790 ตามลาดบ โดย PLA/PBS blends มอตราสวนการผสมโดยนาหนกระหวาง PLA กบ PBS ทอตราสวน / และมการเตม Compatibilizer เพอชวยปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS ซงการทดสอบสมบตเชงกลของ PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงดวย Compatibilizer จะถกนามาเปรยบเทยบกบสมบตเชงกลของตวอยาง PLA80

(a) (b)

(d) (c)

SEI 15 kV 5 um


SEI 15 kV 5 um

57

. . . การทดสอบการดง (Tensile test)

ผลการทดสอบการดง (Tensile test) กราฟความสมพนธระหวาง Stress

กบ Strain ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ แสดงดงภาพท 21 และผลของ Tensile modulus Tensile strength และ Elongation at break แสดงไวในภาพท 22 23 และ 24 ตามลาดบ พบวา Tensile modulus ของ PLA/PBS blends ทมการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer แตละชนด (PLA80LMB15 PLALMB30 และ PLA80LMB45) ดงภาพท 22 แทบจะไมมการเปลยนแปลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80 ซงมอตราสวนการผสมโดยนาหนกระหวาง PLA กบ PBS ท / และ Tensile strength ของ PLA/PBS blends ทมการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ในแตละชนด ดงภาพท 23 กพบวามแนวโนมเชนเดยวกบคา Tensile modulus คอคา Tensile strength แทบจะไมมการเปลยนแปลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80

อยางไรกตามพบวา มการเปลยนแปลงอยาง เหนไดชดสาหรบคา Elongation at break ของ PLA/PBS blends ทมการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ดงภาพท 24 โดยพบวาคา Elongation at break มคาเพมมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80 และเพมขนตามปรมาณ MA ทอยใน Compatibilizer ซงใชในการปรบปรงความเขากนไดใหกบ PLA

และ PBS โดยตวอยาง PLA80 มคา Elongation at break ประมาณ 50% แตในสวนของ PLA/PBS

blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดในตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 มคา Elongation at break ทเพมขนเปนประมาณ 60 70 และ 80% ตามลาดบ แสดงใหเหนวา Compatibilizer จะไปชวยให PLA/PBS blends มความเหนยวและยดหยนมากขน แตยงคงทาใหคา Tensile modulus และคา Tensile strength มคาเทาเดมไมไดลดนอยลงไป ดงนนความแขงแรงของ PLA/PBS blends ยงคงเหมอนเดม แตจะมความยดหยน และความเหนยวมากขนกวาเดม ซงผลการทดลองสอดคลองกบงานวจยของ Ho และคณะ [17] ซงไดปรบปรงความเขากนไดของ PLA/TPO blend โดยใช TPO-MA-PLA เปน Compatibilizer โดยการเตม Compatibilizer ไมไดทาใหคา Tensile modulus และคา Tensile strength มคาเปลยนแปลงไปมากนก แตจะมการเปลยนแปลงคา Elongation at break เพมมากขนซงเปนผลจากการเตม Compatibilizer จะชวยเพม Interfacal adhesion ระหวางเฟสของพอลเมอรผสมทาให PLA มความเหนยวเพมมากขน และผลของการเพมขนของคา Elongation at break นกสอดคลองกบภาพ SEM ในภาพท 20 ซงแสดงใหเหนถงการปรบปรงความเขากนไดระหวางเฟสของ PLA และ PBS ทเพมมากขนตามปรมาณของ MA ใน Compatibilizer โดยเฟสของ PLA และ PBS ทเขากนไดมากขนกสงผลให Interfacal

adhesion ระหวางเฟสเพมมากขนความเหนยวจงเพมขน

58

ภาพท 21 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได

ดวย Compatibilizer ชนดตางๆ

ภาพท 22 Tensile modulus ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได


PLA80 PLA80LMB15 PLA80LMB30 PLA80LMB45 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Ten

sile

mod

ulus

(MPa

)

59

ภาพท 23 Tensile strength ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได


ภาพท 24 Elongation at break ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได



5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Tens

ile s

tren

gth

(MPa

)


10

20

30

40

50

60

70

80

90

Elo

ngat

ion

at b

reak

(%)

60


ผลการทดสอบการดดโคง (Flexural test) แสดงในภาพท 25 และ 26 ซงแสดงคา Flexural modulus และ strength ตามลาดบ โดยพบวาคา Flexural modulus ของ PLA/PBS

blends ทปรบปรงความเขากนดวย Compatibilizer ในภาพท 25 ตวอยาง PLA80LMB15 มคา Flexural modulus มากกวาตวอยาง PLA80 ซงเปน PLA/PBS blends ทมอตราสวนผสมโดยนาหนกระหวาง PLA กบ PBS ทอตราสวน / แตอยางไรกตามทสตรการปรบปรงอนๆ ทมปรมาณ MA

ใน Compatibilizer ทเพมมากขน (PLA80LMB30 และ PLA80LMB45) พบวา Flexural modulus มคาลดลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 และมคาทใกลเคยงกบ PLA80 และผลของ Flexural

strength ในภาพท 26 กใหผลการทดลองทมแนวโนมเชนเดยวกนกบคา Flexural modulus คอตวอยาง PLA80LMB15 จะมคา Flexural strength มคามากกวา PLA80 และสตรปรบปรงอนๆ (PLA80LMB30 และ PLA80LMB45) ถงแมวาจะมปรมาณของ MA ใน Compatibilizer ทใชในการปรบปรงความเขากนไดมปรมาณมากขนแตกไมไดทาใหคา Flexural strength มคาเปลยนแปลงไปเมอเทยบกบตวอยาง PLA80 ซงไมมการเตม Compatibilize โดยผลการทดสอบการดดโคงมแนวโนมดงกลาวอาจเกดจากการผสม Compatibilizer เพอปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA

กบ PBS ในพอลเมอรผสมซงทาใหความเขากนไดของ PLA กบ PBS มมากขนจงทาใหมคา Flexural modulus และ Flexural strength เพมขน (PLA80LMB15) แตเมอมปรมาณของ MA ใน

Compatibilizer เพมมากขนกจะทาให %grafting เพมมากขนตามไปดวย จงสงผลใหม PBS ซงเปนสวนทมความนมเพมมากขนใน Compatibilizer ดงนนเมอมปรมาณ MA ใน Compatibilizer เพมมากขน (LMB30 และ LMB45) เมอนามาปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS ในพอล-

เมอรผสมจงทาให Flexural modulus และ Flexural strength มคาลดลง

61

ภาพท 25 Flexural modulus ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได


ภาพท 26 Flexural strength ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนได


PLA80 PLA80LMB15 PLA80LMB30 PLA80LMB45 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Flex

ural

mod

ulus

(GPa

)


10

20

30

40

50

60

70

80

90

Flex

ural

str

engt

h (M

Pa)

62

4.3.3 สมบตทางความรอน

การทดสอบสมบตทางความรอนของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer จะประกอบไปดวยการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC เพอศกษาอณหภมคลายแกว (Tg) อณหภม Cold crystalline (Tcc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และ Degree of

crystallinity และทดสอบสมบตความเสถยรทางความรอนดวย TGA เพอศกษาอณหภมการสลายตวทางความรอน (Td)

. . . การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC ในการทดสอบใช Heating

rate ท °C/min และในชวง 30 – 180 °C ใชตวอยางในการทดสอบประมาณ mg ซงผลการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC แสดงดงภาพท 27 และสามารถสรปไดดงตารางท 7 ซงไดทาการเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 กบตวอยาง PLA80 พบวา PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ในแตละชนดนนมอณหภม Tg แทบจะไมมการเปลยนแปลงจาก Tg ของตวอยาง PLA80 ในสวน Tcc

ของ PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ในแตละชนดกยงคงพบวา Tcc แทบไมเปลยนแปลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80 และเมอพจารณาทอณหภม Tm ของ PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ในแตละชนดกยงคงแสดง

Tm แยกกนระหวาง Tm ของ PLA และ PBS โดย Tm ของ PLA และ PBS ทปรากฏใน PLA/PBS

blends แทบไมมการเปลยนแปลงไปจากเดม แตอยางไรกตาม Degree of crystallinity ของ PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer ในแตละชนดมคาเพมมากขนทงในสวนของ PLA และ PBS เมอเทยบกบตวอยาง PLA80 โดยตวอยาง PLA80LMB15

PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 ม Degree of crystallinity ในสวนของผลก PLA ประมาณ 10 –

11% ซงเพมขนจาก PLA80 ประมาณ 3% และในสวนผลกของ PBS ในตวอยาง PLA80LMB15

PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 ม Degree of crystallinity ทเพมมากขนตามปรมาณของ MA ทอยใน Compatibilizer ซงสงผลให %Grafting เพมมากขนปรมาณของ PBS ใน Compatibilizer จงเพมขนตามไปดวย ผลกของ PBS จงเพมมากขน และการเพมขนของ Degree of crystallinity เมอมการเตม Compatibilizer ทงในสวนของผลก PLA และ PBS อาจเกดจากการท Compatibilizer อาจจะทาตวเปน Plasticizer ใหกบ PLA/PBS blends [43] ซงจะทาใหสายโซของพอลเมอรสามารถเคลอนตวมาจดเรยงตวเปนผลกไดงายขนจงสงผลให Degree of crystallinity เพมมากขน

63

ภาพท 27 DSC thermogram ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความ

เขากนไดดวย Compatibilizer ชนดตางๆ

ตารางท 7 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความ




PLA80 44.58 89.52 105.85 140.00 150.95 23.81 7.69

PLA80LMB15 44.11 87.59 105.62 139.50 150.89 24.88 11.32

PLA80LMB30 46.27 89.85 105.85 140.20 151.13 26.36 10.66

PLA80LMB45 43.79 87.70 105.64 139.00 150.47 28.95 10.50

4.3.3.2 การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA ในการทดสอบเรมตงแตอณหภม 100 – 500 °C ใช Heating rate ท °C/min ซงผลการทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA แสดงดงภาพท 28 และไดสรปไวในตารางท 8 ซงจะมการเปรยบเทยบกนระหวาง ตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 กบตวอยาง PLA80 โดยพบวาตวอยาง

PLA80

PLA80LMB15

PLA80LMB30

PLA80LMB45

64

PLA80LMB15 ม Tonset เพมขนสงกวา PLA80 ประมาณ 30 °C ในสวน Td ของ PLA80LMB15 กยงคงมการสลายตวทางความรอนสองขนตอนเหมอนกนกบ PLA80 โดย Td1 และ Td2 เพมขนจาก

Td1 และ Td2 ของ PLA80 ประมาณ 18 °C และ 6 °C ตามลาดบ สาหรบในตวอยาง PLA80LMB30

และ PLA80LMB45 ม Tonset และ Td1 ทเพมขนจาก PLA80 ใกลเคยงกนประมาณ 40 °C และ 30 °C

ตามลาดบ แต Td2 ของ PLA80LMB30 และ PLA80LMB45 มคาเพมขนจาก Td2 ของ PLA80

ประมาณ 5 °C และ 10 °C ตามลาดบ โดยภาพรวมแลวการเตม Compatibilizer จะชวยปรบปรงความเสถยรทางความรอนใหกบ PLA/PBS blends ความเสถยรทางความรอนจะมความสมพนธกบ Interfacial adhesion ระหวางเฟสของพอลเมอรผสม หากมความเขากนระหวางเฟสทงสองเพมขนกจะสงผลใหความเสถยรทางความรอนเพมขน [44] เมอพจารณาจากภาพ SEM ของ PLA/PBS

blends ทผสม Compatibilizer (ภาพท 20) กพบวาความเขากนไดระหวางเฟสของ PLA และ PBS

เพมมากขนเมอมการเตม Compatibilizer เมอเทยบกบ PLA/PBS blends ทไมผสม Compatibilizer จงทาใหมความเสถยรทางความรอนเพมมากขน และยงพบอกวาเมอมปรมาณของ MA ใน

Compatibilizer มากขนกมแนวโนมทาใหมความเขากนไดเพมมากขน และมปรมาณของ PBS ในCompatibilizer มากขนจงสงผลใหความเสถยรทางความรอนมแนวโนมสงขนตามไปดวย

ภาพท 28 TGA thermogram ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความ


65

ตารางท 8 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA/PBS blends ทปรบปรงความเขากนไดดวย Compatibilizer


TOnset Td1 Td2

PLA80 292.51 322.67 369.26

PLA80LMB15 322.86 340.33 375.00

PLA80LMB30 331.36 353.33 375.00

PLA80LMB45 331.22 352.33 380.00

. การสงเคราะหอนภาคซลเวอรระดบนาโนเมตร การสงเคราะหอนภาคซลเวอรไดใช Silver nitrate เปนสารตงตนในการสงเคราะห โดยม

Glucose เปน Reducing agent และม Diethyl amine (DEA) เปนตวเรงปฏกรยา โดยปฏกรยาการเกดอนภาคซลเวอรในขนตอนแรกเกดเมอ Diethyl amine ละลายนาแลวจะแตกตวให Hydroxyl ion อยในสารละลาย สวน Hydrated amine ion จะไปเกดปฏกรยากบ Silver nitrate เกดเปน Silver

complex สวน Hydroxyl ion ทแตกตวออกมาจะไปออกซไดซหม Aldehyde ของ Glucose ใหเกดเปน Gluconic acid ซงในกระบวนการนจะมการปลดปลอยอเลกตรอนออกมา และอเลกตรอนจะไปรดวซให Silver complex เปลยนเปน Metallic silver [31] ซงแสดงปฏกรยาในภาพท 29

NH(C2H5)2 + H2O +NH2(C2H5)2 + -OH

HOCH2(CHOH)4CHO + 2-OH HOCH2(CHOH)4COOH + H2O + 2e-

AgNO3 + 2(+NH2(C2H5)2 ) + e- [Ag2(NH(C2H5)2)]+ + NO2 + H2O

[ Ag2(NH(C2H5)2)]+ + e- Ag0 + 2NH(C2H5)2

ภาพท 29 แผนภาพขนตอนปฏกรยาการเกดอนภาคซลเวอร [31]

66

ในการทดลองไดทาการศกษาความสมพนธของตวแปรทเกยวของในการสงเคราะหคอความเขมขนของ Silver nitrate Glucose และ Diethyl amine ซงไดสรปไวในตารางท 3 ของบทท 3 โดยไดทาการพสจนเอกลกษณของอนภาคซลเวอรดวย X-ray diffraction (XRD) ซงผลการทดสอบพบวา XRD pattern จะปรากฏพคตาแหนง 2-Theta ท 38.10° (1 1 1) 44.31° (2 0 0)

64.47° (2 2 0) และ 77.36° (3 1 1) ซงแสดงถง XRD pattern ของซลเวอรดงทแสดงในภาพท 30 ซงสอดคลองกบผลการทดสอบของ Janardhanan และคณะ [31]

ภาพท 30 XRD pattern ของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได

1 1 1

2 0 0 2 2 0 3 1 1

2-Theta (°)

Ag1

Ag2

Ag3

Ag4

Ag5

Ag6

Ag7

67

สาหรบผลของความเขมขนของ Silver nitrate Glucose และ Diethyl amine ทใชเปนสารตงตนในการทาปฏกรยาการสงเคราะหอนภาคซลเวอร จะศกษาโดย SEM เพอศกษาความเขมขนของแตละตวแปรวามผลตอขนาดอนภาคซลเวอรอยางไร พบวาผลของความเขมขนของ Diethyl amine ซงกาหนดใหความเขมขนของ Silver nitrate และ Glucose คงทเปน 50 และ 25 mM

ตามลาดบ แสดงดง SEM ของอนภาคซลเวอรในภาพท 31 โดย Diethyl amine ทมความเขมขนเพมมากขนเปน 25 50 และ 100 mM (ตวอยาง Ag1 Ag2 และ Ag3 ตามลาดบ) พบวาสงผลใหขนาดของอนภาคซลเวอรมแนวโนมทจะมขนาดเลกลง และภาพท 32 แสดงขนาดอนภาคเฉลยของ ซลเวอรทสงเคราะหไดพบวาตวอยาง Ag1 Ag2 และ Ag3 มขนาดอนภาคเฉลยประมาณ 670 500

และ 470 nm ตามลาดบ ขนาดอนภาคเฉลยมแนวโนมทเลกลง เมอเพมความเขมขนของ Diethyl

amine มากขน โดยผลการทดลองสอดคลองกบขนาดของผลกซงคานวณดวยสมการ Scherrer โดยคานวณทระนาบผลก (1 1 1) ดงแสดงในตารางท 9 พบวาขนาดของผลกมแนวโนมทเลกลงตามความเขมขน Diethyl amine ทเพมขน

68

ภาพท 31 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Diethyl amine

โดย (a) 25 mM (Ag1) (b) 50 mM (Ag2) และ (c) 100 mM (Ag3) ทกาลงขยาย 5, เทา

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

(c)

(b)

(a)

69

ภาพท 32 ขนาดอนภาคเฉลยของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได

ตารางท 9 ขนาดผลกของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได

ตวอยาง 2-theta (°) FWHM (°) Crystallite size (nm)

Ag1 39.07 0.17 100.31

Ag2 39.02 0.17 98.54

Ag3 39.10 0.24 69.07

Ag4 39.04 0.18 95.20

Ag5 39.02 0.17 97.40

Ag6 38.10 0.22 77.43

Ag7 39.11 0.22 78.03

Ag1 Ag2 Ag3 Ag4 Ag5 Ag6 Ag7 0

100

200

300

400

500

600

700

800

Aver

age

part

icle

size

(nm

)

70

การศกษาผลของความเขมขนของ Glucose ทมตอขนาดอนภาคซลเวอรทสงเคราะห ไดกาหนดใหความเขมขนของ Silver nitrate และ Diethyl amine คงทเปน 50 mM ซงแสดงดง SEM

ของอนภาคซลเวอรในภาพท 33 พบวาความเขมขนของ Glucose ทเพมขนจาก 25 mM เปน 50 mM

(ตวอยาง Ag4) ทาใหอนภาคมขนาดทใหญขนไดอยางชดเจน และเมอความเขมขนของ Glucose

เพมมากขนถง 100 mM (ตวอยาง Ag5) พบวาอนภาคซลเวอรมการเกาะกลมกน และภาพท 32

แสดงขนาดอนภาคเฉลยของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได ตวอยาง Ag2 Ag4 และ Ag5 ซงเพมความเขมขนของ Glucose ในการสงเคราะหอนภาคซลเวอร ทาใหอนภาคมแนวโนมทมขนาดใหญมากขน โดยตวอยาง Ag2 Ag4 และ Ag5 มขนาดอนภาคเฉลยประมาณ 500 640 และ 640 nm ตามลาดบ ดงนนการเพมความเขมขนของ Glucose ไมไดสงผลใหขนาดของอนภาคมขนาดทเลกลง แตกลบทาใหมขนาดทใหญมากขน สาหรบการคานวณหาขนาดผลกดวยสมการ Scherrer ทระนาบผลก (1 1 1) พบวาตวอยาง Ag2 Ag4 และ Ag5 มขนาดผลกทใกลเคยงกนดงแสดงในตารางท 9 ซงการเปลยนแปลงความเขมขนของ Glucose แทบไมสงผลตอขนาดของผลกของอนภาคซเวอร

71

ภาพท 33 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Glucose

โดย (a) 25 mM (Ag2) (b) 50 mM (Ag4) และ (c) 100 mM (Ag5) ทกาลงขยาย , เทา

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

(c)

(b)

(a)

72

การศกษาผลของการศกษาผลของความเขมขนของ Silver nitrate ทมผลตอขนาดอนภาคซลเวอรทสงเคราะห ซงไดกาหนดใหความเขมขนของ Glucose และ Diethyl amine คงทเปน 25

และ 50 mM แสดงดงภาพ SEM ของอนภาคซลเวอรภาพท 34 พบวาเมอความเขมขนของ Silver

nitrate ลดลงจาก 50 mM เปน 25 และ 10 mM (ตวอยาง Ag6 และ Ag7) อนภาคซลเวอรมแนวโนมทมขนาดเลกลงเมอความเขมขนของ Silver nitrate ลดลง และภาพท 32 แสดงขนาดอนภาคเฉลยของอนภาคซลเวอรททาการสงเคราะหได โดยตวอยาง Ag2 Ag6 และ Ag7 มขนาดอนภาคเฉลยประมาณ 500 390 และ 350 nm ตามลาดบ ซงขนาดอนภาคมแนวโนมทมขนาดทเลกลงตามการลดลงของความเขมขน Silver nitrate โดยผลการทดลองสอดคลองกบการหาขนาดของผลกดวยสมการ Scherrer ซงคานวณขนาดผลกจากระนาบผลก (1 1 1) ดงแสดงในตารางท 9 ซงพบวาขนาดของผลกมแนวโนมทเลกลงเมอความเขมขน Silver nitrate ลดลง ผลการทดลองในปจจยของความเขมขนของ Diethyl amine และ Silver nitrate สอดคลองกบผลการทดลองของ Janardhanan และคณะ พบวาความเขมขนของ Diethyl amine ทเพมมากขนและความเขมขนของ Silver nitrate ทลดลงมแนวโนมทาใหอนภาคซลเวอรทสงเคราะหไดมขนาดทเลกลง [31]

73

ภาพท 34 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Silver nitrate

โดย (a) 50 mM (Ag2) (b) 25 mM (Ag6) และ (c) 10 mM (Ag7) ทกาลงขยาย , เทา

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

SEI 15 kV 2 μm

(c)

(b)

(a)

74

4.5 PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต ในการเตรยม PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตจะทาการผสม PLA80 ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatbilizer กบอนภาคซลเวอร โดยการปรบปรงความเขากนไดดวย Compatbilizer ทาใหมความเขากนไดระหวางเฟสของพอลเมอรผสมมากขน ความเขากนมแนวโนมทเพมขนตามปรมาณ MA ใน Compatibilizer แตอยางไรกตามกไมไดทาใหสมบตเชงกลเปลยนแปลงไปจากเดม ดงนนจงเลอกใช PLA80LMB15 มาปรบปรงใหมสมบตเชงกลทดขน โดยการเตรยมเปนวสดคอมโพสตกบอนภาคซลเวอรกบตวอยาง Ag6 เนองจากมขนาดอนภาคทพอเหมาะ ลกษณะคอนขางกลม มการเกาะกลมกนนอย และมขนาดเสนผานศนยกลางของอนภาคอยในชวงประมาณ 390 นาโนเมตรโดยเตรยมคอมโพสตดวยเครอง Twin screw extruder และทาการขนรปชนงานทดสอบดวยเครอง Injection molding

4.5.1 สณฐานวทยา การศกษาสณฐานวทยาของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตดวย SEM แสดงดง ภาพท 35 ซงจากภาพ SEM ของตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ซงมอนภาคซลเวอรปรมาณ 1wt%

โดยนาหนกใน PLA/PBS blends ทผานการปรบปรงความเขากนไดดวย LMB15 พบวาลกษณะของพนผวรอยแตกหกนนมลกษณะคลายกบพนผวของตวอยาง PLA80LMB15 แตสงเกตเหนรอยแยกระหวางเฟสของ PLA และ PBS เกดขนและเมอมอนภาคซลเวอรผสมกบ PLA/PBS blends ในปรมาณทเพมมากขนท 2 wt% และ 3 wt% ในตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% ตามลาดบ จะสงเกตเหนการเกาะกลมของอนภาคซลเวอรทผวหนาของรอยแตกหกทงในตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% ลกษณะของพนผวไมมความราบเรยบเปนเนอเดยวกน สงเกตเหนรอยแยกระหวางเฟสของ PLA และ PBS เกดขน โดยพบวาเฟสของ PBS ทกระจายตวอยใน PLA จะมขนาดทรงกลมทใหญมากขนเมอมปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตทเพมมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15

75

ภาพท 35 SEM ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต โดย (a) PLA80LMB15

(b) PLA80LMB15-Ag1% (c) PLA80LMB15-Ag2% และ (d) PLA80LMB15-Ag3%

เมอพจารณาถงการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตดงแสดงในภาพท 36 ซงเปนภาพ SEM ในโหมด Back scattered electron image พบวาตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% มการเกาะกนเปนกลมของอนภาคซลเวอร และเมอมปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมมากขนกมแนวโนมทาใหเกดการเกาะกนเปนกลมเพมมากขน โดยในงานวจยของ Radheshkumar และ Munstedt [45] ไดศกษาพอลเอไมด/ซล-

เวอรคอมโพสต โดยผสมอนภาคซลเวอร 2 4 และ 8 wt% ไดพบการเกาะกลมกนของอนภาค ซลเวอร เมอมการผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตในปรมาณทมากขนกจะทาใหเกดการเกาะกนเปนกลมเพมมากขนตามไปดวย เนองจากอนภาคซลเวอรมความเปนขว ดงนนเมอนามากระจายตวในตวกลางทไมมขวจงเกดการเกาะกลมกน [32]

(c) (d)

(b) (a)

SEI 15 kV 5 μm SEI 15 kV 5 μm

SEI 15 kV 5 μm SEI 15 kV 5 μm

76

ภาพท 36 SEM ในโหมด Back scattered ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต

(a) PLA80LMB15-Ag1% (b) PLA80LMB15-Ag2% และ (c) PLA80LMB15-Ag3%

SEI 15 kV 500 μm

SEI 15 kV 500 μm

SEI 15 kV 500 μm

(c)

(b)

(a)

77

4.5.2 สมบตเชงกล การทดสอบสมบตเชงกลจะประกอบไปดวยการทดสอบการดง (Tensile test) และการทดสอบการดดโคง (Flexural test) โดยใชเครอง Universal testing machine ทดสอบตาม

ASTM D 638 และ D 790 ตามลาดบ ซงจะทาการเปรยบเทยบตวอยางซลเวอรคอมโพสตทมการผสมอนภาคซลเวอรทอตราสวนตางๆ กบตวอยาง PLA80LMB15 ซงไมมการผสมอนภาคซลเวอร

.5.2. การทดสอบการดง (Tensile test)

การทดสอบการดง (Tensile test) ของซลเวอรคอมโพสตซงทาการทดสอบเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% เทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 โดยภาพท 37 แสดงความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ ซงจากการทดสอบพบวาคา Tensile modulus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตในภาพท 38 ทมอตราสวนโดยนาหนกของอนภาคซลเวอรท 1 wt% และ 2 wt% (ตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2%) มการเพมขนของคา Tensile modulus เลกนอยตามปรมาณของอนภาค ซลเวอรในคอมโพสตทมากขน แตทอตราสวนโดยนาหนกของอนภาคซลเวอรท 3 wt% (ตวอยาง PLA80LMB15-Ag3%) พบวามการลดลงของคา Modulus เลกนอยเมอนามาเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% ซงภาพรวมแทบไมมการเปลยนแปลงของคา Modulus ทชดเจน ซงคลายกบงานวจยของ Radheshkumar และ Munstedt [45] พบวาการเตมอนภาคซลเวอรลงไปในคอมโพสตไมไดทาใหคา Tensile modulus เปลยนแปลงตามปรมาณของอนภาคซลเวอรทเพมมากขน เมอพจารณาคา Tensile strength ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตในภาพท 39 พบวาตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% มการลดลงของคา Tensile strength เลกนอยเมอเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 แตทตวอยาง PLA80LMB15-

Ag3% มการลดลงของคา Tensile strength อยางมากเนองจากการเตมอนภาคซลเวอรลงไปอาจทาใหเกดชองวางระหวางเฟสของพอลเมอรและอนภาคซลเวอรทเตมลงไป และเกดเกาะกลมกนของอนภาคซลเวอรทาใหเกดจดรวมแรง (Stress concentration) จงทาใหคา Tensile strength ลดลง [45,

46]

78

อยางไรกตามคา Elongation at break ในภาพท 40 ปรากฏวามการลดลงของคา Elongation at break ของทกอตราสวนทมการผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเมอเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 โดยตวอยาง PLA80LMB15-Ag3% มการลดลงของคา Elongation at break มากทสดเหลอประมาณ 5% เทานน ซงการเตมอนภาคซลเวอรทาใหเฟสของพอลเมอรไมเปนเนอเดยวกน จงทาใหความเหนยวลดลง คา Elongation at break ลดลง [45] อกทงการเกาะกลมกนของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตกเพมมากขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตทเพมขนดงภาพ SEM ในภาพท 36 อยางไรกตามทตวอยาง PLA80LMB15-Ag2%

พบวาคา Elongation at break มคาเพมมากขนเมอเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% โดยเมอพจารณาภาพ SEM ในภาพท 36(a) และ (b) ซงเปนภาพการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตของตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% ตามลาดบ ถงแมวาตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% จะมการเกาะกลมของอนภาคซลเวอรเพมมากขน แตหากพจารณาทการกระจายตวของอนภาคซลเวอรแลวพบวาการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% มการกระจายตวทดกวา และขนาดของกลมของอนภาคซลเวอรทเกาะกลมกนมขนาดทเลกกวา จงสงผลใหมคา Elongation at break ทเพมขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% แตอยางไรกตามกยงคงนอยกวาตวอยางทไมมการเตมอนภาคซลเวอร

ภาพท 37 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต

ทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

79

ภาพท 38 Tensile modulus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Tens

ile m

odul

us (M

Pa)

80

ภาพท 39 Tensile strength ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

ภาพท 40 Elongation at break ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ


PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Tens

ile s

tren

gth

(MPa

)


PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

0

10

20

30

40

50

60

70

Elon

gatio

n at

bre

ak (%

)

81


การทดสอบการดดโคง (Flexural test) ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทาการทดสอบเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% โดยเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 โดยผลของ Flexural modulus และ Flexural strength แสดงในภาพท 41 และ 42 ตามลาดบ ซงจากการทดสอบพบวาคา Flexural

modulus ในทกๆ ตวอยางทมการผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตมคาลดลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 โดยตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% จะมคา Flexural

modulus ทใกลเคยงกน สวนตวอยาง PLA80LMB15-Ag3% จะมคา Flexural modulus เพมขนจากตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% เลกนอย ในสวนของคา Flexural

strength พบวา PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตจะมคาลดลงตามปรมาณของอนภาคซลเวอรทเพมมากขนในคอมโพสต โดยตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag2% จะมคา Flexural strength ทใกลเคยงกน แตตวอยาง PLA80LMB15-Ag3% จะมคา Flexural strength ลดลงไปมาก สาเหตททาใหสมบตเชงกลทไดจากการทดสอบ Flexural test ทงคา Flexural modulus และ Flexural strength มคาลดลงกวาตวอยาง PLA80LMB15 อาจเนองมาจากการทผสมอนภาคซลเวอรลงไปในคอมโพสต แลวเกดการกระจายตวของอนภาคซลเวอรทไมด มการเกาะรวมตวกนเปนกลมของอนภาคซลเวอร และเมอผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตในปรมาณทเพมมากขน การเกาะรวมกนเปนกลมกเพมปรมาณมากขนตามไปดวย โดยสงเกตไดจากภาพ SEM ในภาพท 36 ซงการเกาะกนเปนกลมของอนภาคซลเวอรทาใหเกด Stress concentration และม Interfacial adhesion กบ พอลเมอรในคอมโพสตไมดสงผลใหสมบต Flexural modulus และ Flexural strength ดอยลงกวาเดม [46, 47]

82

ภาพท 41 Flexural modulus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

ภาพท 42 Flexural strength ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ


PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Flex

ural

mod

ulus

(GPa

)


PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

flexu

ral s

tren

gth

(MPa

)

83


การทดสอบสมบตทางความรอนของ PLA/PBS/ซเวอรคอมโพสตจะประกอบไปดวยการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC เพอศกษาอณหภมคลายแกว (Tg) อณหภม Cold

crystalline (Tcc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และ Degree of crystallinity และทดสอบสมบตความเสถยรทางความรอนดวย TGA เพอศกษาอณหภมการสลายตวทางความรอน (Td)

.5.3. การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC ใช Heating rate ท °C/min

ตงแต 30 – 180°C และใชตวอยางในการทดสอบประมาณ mg ซงผลการทดสอบแสดงดงภาพท 43 และไดสรปผลไวในตารางท 10 ซงไดทาการเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% กบตวอยาง PLA80LMB15 โดยเมอพจารณาท Tg ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตของตวอยาง PLA LMB -Ag1% ซงมอนภาคซลเวอรผสมใน PLA/PBS blends อย 1 wt% เปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 ซงไมมอนภาคซลเวอรผสมอย พบวามอณหภมเพมสงขนจากตวอยาง PLA80LMB15 ประมาณ 3 °C แตเมอปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมขนเปน 2 wt% และ 3 wt% (ตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% และตวอยาง PLA80LMB15-Ag3% ตามลาดบ) พบวา Tg มคาลดลงเมอเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 ประมาณ 1 และ 5 °C ตามลาดบ ในสวนของ Tcc กมแนวโนมเชนเดยวกบ Tg คอทตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% จะม Tcc ทสงขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 แตทตวอยาง PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% จะม Tcc ทลดตาลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 ตามลาดบ ซงการลดลงของ Tg และ Tcc อาจเกดจากการทเตมอนภาคซลเวอรลงไปแลวทาใหเกด Free volume มากขนทาใหสายโซของ PLA สามารถเคลอนทไดงายขนจงทาให Tg

และ Tcc เคลอนไปยงอณหภมทตาลง [48]

เมอพจารณาท Tm พบวาในตวอยาง PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตแทบไมมการเปลยนแปลงของ Tm เมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 แตอยางไรกตามพบวา Degree of

crystallinity ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตเพมมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15

โดยเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรในคอมโพสตทเพมมากขนสงผลให Degree of crystallinity ทงในสวนของ PLA และ PBS มแนวโนมทสงมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 ซงสอดคลองกบการทดลองของ Fortunati และคณะ [49] ซงไดทาคอมโพสตระหวาง PLA กบอนภาคซลเวอรโดยพบวาอนภาคซลเวอรจะทาหนาทเปน Nucleating agent ใหกบทง PLA และ PBS ดงนนการเตมอนภาคซลเวอรลงไปในคอมโพสตไดไปชวยใหผลกของคอมโพสตมปรมาณทเพมมากขน

84

ภาพท 43 DSC thermogram ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

ตารางท 10 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ



PLA80LMB15 44.11 87.59 105.62 139.50 150.89 24.88 11.32

PLA80LMB15-Ag 1 % 47.47 91.52 106.45 140.24 151.29 30.05 14.09

PLA80LMB15-Ag 2 % 42.91 85.85 105.10 138.31 149.90 31.43 14.14

PLA80LMB15-Ag 3 % 39.95 83.97 104.70 138.00 149.69 29.55 19.30


การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA ใช Heating rate ท °C/min

ตงแต 100 – 500°C และใชตวอยางประมาณ 10 mg ซงผลการทดสอบแสดงดงภาพท 44 และไดสรปผลไวในตารางท 11 ซงไดมการเปรยบเทยบกนระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% กบตวอยาง PLA80LMB15 พบวา PLA/PBS/-

PLA80LMB15

PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2%

PLA80LMB15-Ag3%

85

ซลเวอรคอมโพสตในทกๆ ตวอยางจะม Tonset เพมมากขนมากกวาตวอยาง PLA80LMB15 โดยจะเพมขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรทเตมในคอมโพสตโดยตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% ม Tonset เพมขนจากตวอยาง PLA80LMB15

ประมาณ 7° 10 ° และ 11 °C ตามลาดบ อณหภมการสลายตวทางความรอนของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต พบวามการเกดขนสองขนตอน โดย Td1 ซงเปนการสลายตวของ PLA จะมแนวโนมเพมขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสต สาหรบ Td2 ซงเปนการสลายตวในสวนของ PBS จะมแนวโนมเพมขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเชนเดยวกบทพบใน Td1 ซงผลการทดลองคลายกบงานวจยของ Mbhele และคณะ [50] ไดศกษาคอมโพสตของซลเวอรกบ Poly(vinyl

alcohol) (PVA) พบวาเมอผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตในปรมาณทเพมขนกจะทาใหความเสถยรทางความรอนของคอมโพสตเพมมากขนตามไปดวย โดยอนภาคซลเวอรจะเขาไปขดขวางการเคลอนทของสายโซในการเกด Chain transfer ทาใหการสลายตวทางความรอนจงเคลอนไปยงอณหภมทสงขน [50]

ภาพท 44 TGA thermogram ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ

86

ตารางท 11 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทปรมาณการเตมซลเวอรตางๆ


TOnset Td1 Td2

PLA80LMB15 322.86 340.33 375.00

PLA80LMB15-Ag1% 329.58 349.67 378.00

PLA80LMB15-Ag2% 332.62 355.25 385.00

PLA80LMB15-Ag3% 333.04 352.00 382.00

4.5.4 การปรบเปลยนหมฟงกชนบนอนภาคซลเวอร

อนภาคซลเวอรโดยปกตจะมพนผวเปน Hydrophilic ซงทาใหการกระจายตวของอนภาคซลเวอรใน PLA/PBS blends เกดขนไดไมด พบการรวมกลมกนของอนภาค ดงนนการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรดวย 3-Mercaptopropionic acid (MPA) ซงมปลายดานหนงเปนหม Thiol สวนปลายอกดานเปนหม Carboxylic acid โดยหม Thiol จะเกด Metal-sulfur bond กบอนภาคซลเวอร [32, 51] แสดงดงภาพท 45 โดย FTIR spectra ของอนภาคซลเวอรทยงไมมการปรบปรงผวดวย MPA แสดงดงในภาพท 46(a) พบพค 3468 และ 1629 cm-1 ซงเปนของหม Hydroxyl (OH) ใน Glucose ซงใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหอนภาคซลเวอร สวนพคท

1382 cm-1 เปนของ Nitrate ions ทมาจาก Silver nitrate [32] ซงแสดงใหเหนวามสารตงตนบางสวนยงคงตดมากบอนภาคซลเวอรทสงเคราะหได และในภาพท 46(b) เปน FTIR spectra ของอนภาค ซลเวอรทไดปรบปรงผวดวย MPA โดยพบพคท 3463 1695 และ1239 cm-1 ซงเปนพคของหม Carboxylic ใน MPA คอพคของ O-H C=O และ C-O ตามลาดบ สวนพคท 2924 cm-1 เปนของ

C-H stretching และพคท 1430 cm-1 เปนของ C-H bending ในโมเลกลของ MPA [51, 52] ในสวนของหม Thiol ซงเกดพคท 2550 cm-1 ไมปรากฏใน FTIR spectra ซงเปนการยนยนวาหม Thiol ของ

MPA ไดไปเกาะทผวของอนภาคซลเวอรเกดเปนพนธะระหวางซลเฟอรกบซลเวอร[51, 53]

87

ภาพท 45 โครงสรางของอนภาคซลเวอรทไดปรบปรงพนผวดวย

3-Mercaptopropionic acid (MPA) [32, 51]

ภาพท 46 FTIR spectra ของ (a) อนภาคซลเวอรทไมมการปรบปรงผว และ (b) อนภาคซลเวอรทผานการปรบปรงผวดวย MPA

การเตรยมคอมโพสตของ PLA80LMB15 กบอนภาคซลเวอรทอตราสวนตางๆ (1 2 และ 3

wt% ) พบวาการผสมอนภาคซลเวอรกบ PLA80LMB15 จะพบการรวมกลมกนของอนภาคซลเวอร และทาใหพอลเมอรผสมเกดการแยกเฟส และเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมมากขนสงผลใหสมบตเชงกลมแนวโนมลดลง จงนาอนภาคซลเวอรมาปรบปรงพนผวดวย MPA และนาไปทาการผสมกบ PLA/PBS blends เปนวสดคอมโพสตในปรมาณ 1 wt% โดยผสมดวยเครอง

(a)

(b)

3468 1629

1382

3463 2924

1695

1430 1239 Tran

smitt

ance

(%)

88

Twin screw extruder และขนรปดวยเครอง Injection molding อนภาคซลเวอรโดยปกตมพนผวเปน Hydrophilic มการเกาะกลมกนเองกบอนภาคทอยขางเคยง ซงการปรบปรงผวดวย MPA ทาใหผวของอนภาคซลเวอรมสวนของสารอนทรยเกาะอยซงปองกนการจบรวมกลมกบอนภาคซลเวอรทอยใกลเคยง [32, 51, 54] และการปรบปรงผวอนภาคซลเวอรใหมหมฟงกชนจะชวยใหมแรงระหวางผวของอนภาคซลเวอรกบหมฟงกชนในสายโซของพอลเมอรซงชวยเพมการกระจายตวในพอล-

เมอร [54]

4.5.5 สณฐานวทยา การศกษาสณฐานวทยาดวย Scanning electron microscope (SEM) พนผวรอย

แตกหกของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA แสดงดงภาพท 47 พบวาแตละตวอยางมสภาพของพนผวรอยแตกหกมลกษณะทคลายกน แตตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% (ภาพท 47(b)) จะสงเกตเหนการแยกเฟสของ PLA และ PBS เมอมการเตมอนภาคซลเวอรทไมไดมการปรบปรงผวลงไป อยางไรกตามตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA

ซงมการเตมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตปรมาณทเทากนกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% แตมการปรบปรงพนผวดวย MPA และเมอสงเกตภาพพนผวรอยแตกหก (ภาพท 47(c)) พบวาเฟสของ PLA และ PBS มความเขากนไดมากขน มความเปนเนอเดยวกนมากขน สวนภาพท 48 แสดงภาพ

SEM ในโหมด Back scattered electron เปรยบเทยบกนระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA โดยตวอยางทไมมการปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอรแสดงใหเหนวามการเกาะกลมกนของอนภาคซลเวอร และมการกระจายตวไมทวทงคอมโพสต แตในตวอยางทมการปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอรดวย MPA พบวามการกระจายตวของอนภาค ซลเวอรทดกวาและพบกระจายตวของอนภาคซลเวอรทวทงเนอวสดคอมโพสตถงแมวาจะยงพบการจบตวเปนกลมของอนภาคซลเวอรอยบาง แตการรวมกลมของอนภาคซลเวอรมขนาดของกลมทเลกลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ทไมมการปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอร การปรบปรงผวอนภาคซลเวอรดวย MPA ทาใหมสารอนทรยเกาะอยทผวซงปองกนการจบรวมกลมกนของอนภาคซลเวอรทอยใกลเคยง [32, 51, 54] จะทาใหพนผวของอนภาคมหม

89

Carboxylic ซงอาจเพมแรง (Interaction) ระหวางผวของอนภาคและหมฟงกชนในสายโซพอลเมอร [54]

ภาพท 47 SEM ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตโดย (a) PLA80LMB15

(b) PLA80LMB15-Ag1% และ (c) PLA80LMB15-Ag1%-MPA

SEI 15 kV 5 μm

(c)

SEI 15 kV 5 μm

SEI 15 kV 5 μm

(a)

(b)

90

ภาพท 48 SEM ในโหมด Back scattered ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตโดย

(a) PLA80LMB15-Ag1% และ (b) PLA80LMB15-Ag1%-MPA

4.5.6 สมบตเชงกล

การทดสอบสมบตเชงกลจะประกอบไปดวยการทดสอบการดง (Tensile test) และการทดสอบการดดโคง (Flexural test) โดยใชเครอง Universal testing machine ทดสอบตาม

ASTM D 638 และ D 790 ตามลาดบ ซงจะทาการเปรยบเทยบตวอยางของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตทมการผสมอนภาคซลเวอรทผานการปรบปรงพนผว (Functionalization) ดวย MPA

(ตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA) กบตวอยางซงไมมการปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอร(ตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%)

4.5.6.1 การทดสอบการดง (Tensile test) ผลการทดสอบการดง (Tensile test) ของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA

เทยบกบ PLA80LMB15 และ PLA80LMB15-Ag1% ซงความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain แสดงในภาพท 49 และในภาพท 50 51 และ 52 แสดงผล Tensile modulus Tensile strength และ

Elongation at break ตามลาดบ โดยเปนการเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-

MPA กบตวอยาง PLA80LMB15 และ PLA80LMB15-Ag1% พบวาตวอยาง PLA80LMB15-

Ag1%-MPA ซงมการปรบปรงผวอนภาคซลเวอรกอนเตรยมเปนคอมโพสตมคา Tensile modulus

และ Tensile strength ทสงมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 และ PLA80LMB15-Ag1% สวนคา Elongation at break ของตวอยางทมการเตมอนภาคซลเวอรลงไปในคอมโพสตจะมคา

SEI 15 kV 500 μm

(a)

SEI 15 kV 500 μm

(b)

91

ลดลงเมอเทยบกบตวอยางทไมไดเตมอนภาคซลเวอร แตเมอมการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรดวย MPA (PLA80LMB15-Ag1%-MPA) ทาใหคา Elongation at break เพมขนถงประมาณ 20 %

เมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% แตอยางไรกตามยงคงนอยกวาตวอยาง PLA80LMB15

อยประมาณ 10% ซงการเพมมากขนของคา Tensile modulus Tensile strength และ Elongation at

break สอดคลองกบผลของ SEM ในภาพท 47 และ 48 ซงพบวาเมอมการปรบปรงพนผวอนภาค ซลเวอรดวย MPA เมอนามาเตรยมเปนคอมโพสตจะทาใหพนผวของคอมโพสตมความเปนเนอเดยวกนมากขนเมอเทยบกบกรณทไมไดมการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอร การปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรดวย MPA เปนการทาใหผวของอนภาคมสารอนทรยเกาะอยทผวซงทาใหความเปน Hydrophilic ของอนภาคซลเวอรลดลง การเกาะกลมกนลดลง ทาใหสามารถกระจายตวในคอมโพสตไดดขนกวาเดมจงสงผลใหสมบตเชงกลดขน

ภาพท 49 ความสมพนธระหวาง Stress กบ Strain ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA

92

ภาพท 50 Tensile modulus ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%


ภาพท 51 Tensile strength ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


PLA80LMB15-Ag1%-MPA

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Tesi

le m

odul

us (M

Pa)


PLA80LMB15-Ag1%-MPA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Tens

ile s

tren

gth

(MPa

)

93

ภาพท 52 Elongation at break ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


ผลการทดสอบการดดโคง (Flexural test) แสดงดงภาพท 53 และ 54 โดยเปนการเปรยบเทยบระหวางตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA กบตวอยาง PLA80LMB15 และ PLA80LMB15-Ag1% ซงผลการทดสอบการดดโคงพบวาเมอมการเตมอนภาคซลเวอรลงไปใน คอมโพสตจะทาใหทง Flexural modulus และ Flexural strength ลดลงแตเมอมการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรดวย MPA พบวาทงคา Flexural modulus และ Flexural strength ของคอมโพสตมคาเพมมากขนกวาในกรณทไมไดมการปรบปรงพนผว โดยพบวา Flexural modulus และ Flexural

strength มคาสงกวาตวอยาง PLA80LMB15 (เปนตวอยางทไมมการผสมอนภาคซลเวอร) อยเลกนอย ซงผลการทดสอบแรงดดทง Flexural modulus และ Flexural strength ใหแนวโนมเชนเดยวกนกบการทดสอบการดง เมอมการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรดวย MPA จะชวยปรบปรงใหคอมโพสตมสมบตเชงกลทดขน เมอสงเกตทภาพ SEM ของคอมโพสต (ภาพท 47 และ


PLA80LMB15-Ag1%-MPA

05

1015202530354045505560657075

Elon

gatio

n at

bre

ak (%

)

94

48) พบวาอนภาคซลเวอรมการกระจายตวในคอมโพสตทดขน และอนภาคกระจายตวไปทวทง คอมโพสตจงทาใหมสมบตเชงกลทดขน

ภาพท 53 Flexural modulus ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


PLA80LMB15-Ag1%-MPA

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Flex

ural

mod

ulus

(GPa

)

95

ภาพท 54 Flexural strength ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


การทดสอบสมบตทางความรอนของ PLA/PBS/ซเวอรคอมโพสต ซงมการปรบปรงพนผวอนภาคซลเวอรกอนการผสมเปนคอมโพสต จะประกอบไปดวยการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC เพอศกษาอณหภมคลายแกว (Tg) อณหภม Cold crystalline (Tcc) อณหภมหลอมเหลว (Tm) และ Degree of crystallinity และทดสอบสมบตความเสถยรทางความรอนดวย TGA เพอศกษาอณหภมการสลายตวทางความรอน (Td)

4.5.7.1 การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC

การทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC ของตวอยาง PLA80LMB15-

Ag1%-MPA โดยใช Heating rate ท °C/min ชวง 30 – 180°C และใชตวอยางประมาณ 10 mg ซงไดทาการเปรยบเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15 และตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ดงแสดงไวในภาพท 55 และตารางท 12 พบวาตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA ม Tg ทเพมมากขนเมอ


PLA80LMB15-Ag1%-MPA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Flex

ural

str

engt

h (M

Pa)

96

เทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ซงมปรมาณของอนภาคซลเวอรอยในปรมาณทเทากนท

1 wt% โดยเพมขนประมาณ 3 °C แตม Tcc ทลดตาลงมากกวา แตมคาทใกลเคยงกบตวอยาง PLA80LMB15

ในสวนของ Tm ของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA ยงคงมการเกดแยกกนระหวาง Tm ของ PLA และ PBS ในสองบรเวณ แตมอณหภมทสงมากขนเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ทงในสวนของ PLA และ PBS

สาหรบปรมาณผลกของ PLA ในคอมโพสตกรณทมการปรบปรงผวอนภาคซลเวอร %Crystallinity แทบไมเปลยนแปลงเมอเทยบกบปรมาณผลกของ PLA ในกรณทไมไดปรบปรงผวอนภาคซลเวอร แตสวนของผลก PBS นนพบวา %Crystallinity มคาลดลงประมาณ 11% เมอเทยบกบผลก PBS ในกรณทไมไดปรบปรงผวอนภาคซลเวอร ซงผลของสมบตทางความรอนของคอมโพสตกรณทมการปรบปรงผวอนภาคซลเวอรดวย MPA อาจเกดจากการทอนภาคซลเวอรทมการปรบปรงผวใหมสารอนทรยอยทผวและมหมฟงกชนจงทาใหไปขดขวางการเคลอนทของสายโซพอลเมอรเมอมการเปลยนแปลงทางความรอนทาให Tg และ Tm เคลอนไปยงอณหภมทสงขน และการทมสารอนทรยเกาะทผวอนภาคอาจไปขดขวางการเกดผลกจงทาใหผลกของคอมโพสตมแนวโนมลดลง

97

ภาพท 55 DSC thermogram ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%


ตารางท 12 ผลการทดสอบทางความรอนดวย DSC ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA



PLA80LMB15 44.11 87.59 105.62 139.50 150.89 24.88 11.32

PLA80LMB15Ag1 % 47.47 91.52 106.45 140.24 151.29 30.05 14.09

PLA80LMB15Ag1%-MPA 51.58 88.41 110.96 145.00 154.05 19.17 13.59


การทดสอบสมบตทางความรอนดวย TGA ใช Heating rate ท °C/min

ตงแต 100 – 500°C และใชตวอยางประมาณ 10 mg ซงผลการทดสอบสมบตการสลายตวทางความรอนแสดงดงภาพท 56 และไดสรปผลไวในตารางท 13 ซงไดเปรยบเทยบระหวางตวอยาง

PLA80LMB15

PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag1%-MPA

98

PLA80LMB15-Ag1%-MPA กบตวอยาง PLA80LMB15 และ PLA80LMB15-Ag1% พบวาตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA ยงคงแสดงการสลายตวทางความรอนสองขนตอน ซงทงสองขนตอนนนมคาทใกลเคยงกนกบ Td ของตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ซงแสดงใหเหนวาการนา MPA มาทาการปรบปรงอนภาคซลเวอรไมไดสงผลตอ Td ของคอมโพสต อยางไรกตามเมอสงเกตท TGA thermogram ของตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA พบวาทอณหภมประมาณ 300°C ตวอยางทมการปรบปรงผวอนภาคซลเวอรมการลดลงของนาหนกมากกวา ซงอาจเกดจาก MPA ทใชในการปรบปรงผวเกดการสลายตวทางความรอนโดยในงานวจยของ Amoli และคณะ [51] พบการสลายตวทางความรอนของอนภาคซลเวอรทมการปรบปรงผวดวย MPA ทอณหภมชวง 270 – 350°C

ภาพท 56 TGA thermogram ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA

99

ตารางท 13 ผลการทดสอบทางความรอนดวย TGA ของ PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


TOnset Td1 Td2

PLA80LMB15 322.86 340.33 375.00

PLA80LMB15-Ag1% 329.58 349.67 378.00

PLA80LMB15-Ag1%-MPA 325.00 349.89 380.00

4.6 การทดสอบสมบตการตานทานเชอแบคทเรย (Antibacterial test)

การทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรยดวยวธ Dynamic shake flask test ตาม ASTM E - โดยทาการทดสอบกบเชอแบคทเรยสองชนด คอแบคทเรยแกรมลบชนด E. coli และแบคทเรยแกรมบวกชนด S. aureus ซงในการทดสอบนไดขนรปตวอยางเปนฟลม สาหรบตวอยางทไดนามาทดสอบประกอบไปดวยตวอยาง PLA80LMB15 PLA80LMB15-Ag1%

PLA80LMB15-Ag2% PLA80LMB15-Ag3% และ PLA80LMB15-Ag1%-MPA ในการทดสอบทาโดยนาฟลมตวอยางแชในอาหารเลยงเชอแบคทเรยซงมแบคทเรยอยแลวเปนเวลา 24 ชวโมง หลงจากนนจงนาเชอแบคทเรยทถกแชดวยฟลมตวอยางมาเลยงเชอตอในจานเพาะเชอเพอดผลของการทดสอบการตานเชอแบคทเรย

ผลการทดสอบการตานเชอ E. coli ซงเปนแบคทเรยแกรมลบแสดงในตารางท 14 โดย Control เปนอาหารเลยงเชอแบคทเรยทมแบคทเรย E. coli อยแตไมไดใสฟลมตวอยางลงไป เมอนามานบจานวนแบคทเรยพบวามจานวนแบคทเรยอยประมาณ 3.28 x 1012 CFU/ml และตวอยาง PLA80LMB15 พบวามจานวนแบคทเรยอยประมาณ 3.43 x 1012 CFU/ml ซงใกลเคยงกบจานวนของแบคทเรยทเจรญเตบโตในอาหารเลยงเชอทไมมฟลมตวอยาง (Control) แตผลของการทดสอบตานเชอแบคทเรย E. coli ของตวอยางทมอนภาคซลเวอรผสมอยดวย (PLA80LMB15-Ag) โดยมอนภาคซลเวอรผสมในคอมโพสตอย 1 2 และ 3 wt% ตามลาดบ จะพบวาปรมาณเชอแบคทเรยทไดจากการทดสอบการตานเชอแบคทเรยมปรมาณทลดลงเมอเทยบกบ Control และ PLA80LMB15 ซงเมอคดเปนเปอรเซนตในการตานเชอแบคทเรยในตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%

100

PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% จะมเทากบ 95.07 97.90 และ 98.02%

ตามลาดบ พบวาเมอมปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมมากขนกจะสงผลใหความสามารถในการตานเชอแบคทเรย E. coli เพมขนตามไปดวย สาหรบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA ซงอนภาคซลเวอรไดถกปรบปรงผวดวย MPA ทาใหเกดมหม Carboxylic เกาะอยทผว จากการทดสอบพบวามเปอรเซนตในการตานเชอแบคทเรย E. coli ท 94.78% โดยมคาทใกลเคยงกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% ซงมปรมาณอนภาคซลเวอรในคอม-

โพสตทเทากน แสดงใหเหนวาการปรบปรงผวอนภาคซลเวอรใหมหม Carboxylic ทพนผวนนไมไดมผลตอความสามารถในการตานเชอแบคทเรยชนด E. coli

ตารางท 14 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย E. coli และ S. aureus ของ PLA/PBS/ซลเวอร-

คอมโพสตชนดตางๆ

ตวอยาง E. coli S. aureus

จานวนแบคทเรย (CFU/ml)

Antibacterial

(%)

จานวนแบคทเรย (CFU/ml)

Antibacterial

(%)

Control 3.28x1012 - 6.10 x109 -

PLA80LMB15 3.43x1012 - 6.20x109 -

PLA80LMB15-Ag1% 1.69 x1011 95.07 3.50 x109 43.55

PLA80LMB15-Ag2% 7.20 x1010 97.90 3.30 x109 46.77

PLA80LMB15-Ag3% 6.80 x1010 98.02 2.80 x109 54.84

PLA80LMB15-Ag1%-MPA 1.79 x1011 94.78 3.80 x109 38.71

ในกรณของการทดสอบการตานเชอแบคทเรยแกรมบวกชนด S. aureus แสดงไวในตารางท 14 โดย Control ซงเปนอาหารเลยงเชอแบคทเรยทมแบคทเรย S. aureus อยและไมไดใสฟลมตวอยางลงไป เมอนามานบจานวนแบคทเรยพบวามอยประมาณ 6.10 x 109 CFU/ml และตวอยาง PLA80LMB15 พบวามจานวนแบคทเรย S. aureus อยประมาณ 6.20 x 109 CFU/ml ซงมปรมาณทใกลเคยงกบจานวนแบคทเรย S. aureus ทเจรญเตบโตในอาหารเลยงเชอทไมมฟลมตวอยาง

101

(Control) และผลของการทดสอบตานเชอแบคทเรย S. aureus ของตวอยางทมอนภาคซลเวอรผสมอยดวย (PLA80LMB15-Ag) ซงมอนภาคซลเวอรผสมในคอมโพสตอย 1 2 และ 3 wt% ตามลาดบพบวาเชอแบคทเรย S. aureus ทไดจากการทดสอบการตานเชอแบคทเรยมปรมาณทลดลงเมอเทยบกบ Control และ PLA80LMB15 โดยตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% PLA80LMB15-Ag2% และ PLA80LMB15-Ag3% จะมเปอรเซนตในการตานเชอแบคทเรยคดเปน 43.55 46.77 และ54.84% ตามลาดบ ซงพบวาเมอมปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมมากขนกจะสงผลใหความสามารถในการตานเชอแบคทเรยเพมขนดวย และในตวอยาง PLA80LMB15-Ag1%-MPA ซงไดมการปรบปรงผวของอนภาคซลเวอรใหมหม Carboxylic เกาะอยทผวกอน พบวามเปอรเซนตในการตานเชอแบคทเรย S. aureus ท 38.71% ซงพบวามความสามารถในการตานเชอแบคทเรยทลดลงเมอเทยบกบตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% อาจเปนผลมาจากตวอยาง PLA80LMB15-

Ag1%-MPA มการทาใหผวของอนภาคซลเวอรมหม Carboxylic จงทาใหการแพรออกมาของอนภาคซลเวอรเพอทาการตานเชอแบคทเรยไดนอยลง เนองจากหม Carboxylic ทผวของอนภาค ซลเวอรอาจเกดแรงกระทากบหม Ester ของ PLA และ PBS ในคอมโพสตจงทาใหการแพรออกมาของอนภาคซลเวอรออกจากฟลมตวอยางไดนอยลง อยางไรกตามเมอทาการเปรยบเทยบระหวางความสามารถในการตานเชอแบคทเรยชนด E. coli ซงเปนแบคทเรยแกรมลบ กบแบคทเรยชนด S. aureus ซงเปนแบคทเรยแกรมบวก พบวาความสามารถในการตานเชอแบคทเรยชนด E. coli มคาประมาณ 95 – 98% แตในกรณของแบคทเรยชนด S. aureus ความสามารถในการตานเชอแบคทเรยมคาประมาณ 40 – 55 % ซงจะเหนไดวาอนภาคซลเวอรทเตมลงไปในคอมโพสตมความสามารถในการตานเชอแบคทเรย E. coli มากกวาเชอแบคทเรย S. aureus สาเหตทเปนเชนนเนองจากเชอแบคทเรย S. aureus เปนแบคทเรยแกรมบวกจะมชนของผนงเซลลทหนากวาแบคทเรยแกรมลบ (E. coli) จงทาใหการแทรกตวเขาไปในเซลลของอนภาคซลเวอรเปนไปไดยากกวา และตองใชอนภาคซลเวอรปรมาณทมากกวา จงทาใหความสามารถในการตานเชอแบคทเรยชนด S. aureus นอยกวาแบคทเรยชนด E. coli [23]

102

บทท 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

สรปผลการทดลอง งานวจยนไดทาการปรบปรงความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS และการเตรยม PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสต โดยศกษาถงสมบตเชงกล สมบตทางความรอน และความสามารถในการปองกนเชอแบคทเรย รวมถงการปรบปรงการกระจายตวของอนภาคซลเวอรในคอมโพสต ซงในการทดลองไดแบงออกเปน 3 ขนตอนใหญคอ การหาปรมาณทเหมาะสมของพอลเมอรผสมระหวาง PLA และ PBS หลงจากนนจะทาการปรบปรงความเขากนไดระหวางพอลเมอรทงสอง และสดทายจะทาการผสมกบอนภาคซลเวอรเพอเตรยมเปนคอมโพสต

ในการทดลองเมอทาการผสม PLA กบ PBS ดวยเครอง Twin screw extruder และขนรปตวอยางดวยเครอง Injection molding แลวนามาทดสอบสมบตเชงกลพบวาอตราสวนของ PBS ในพอลเมอรผสมทเพมขนสงผลให Tensile modulus และ Tensile strength มแนวโนมลดลง แตจะทาให Elongation at break มแนวโนมเพมมากขน สวน Flexural modulus และ Flexural strength มแนวโนมลดลงเชนเดยวกน แตไมเกดการแตกหกระหวางการทดสอบชวง 5 % Strain เหมอนกบ PLA และผลการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC กพบการลดลงของ Tg เมอมอตราสวน PBS

เพมขน ซงแสดงใหเหนวาความเปราะของ PLA ไดถกปรบปรงใหมความเหนยวทเพมขนเมอผสมกบ PBS นอกจากนยงสงผลใหมปรมาณผลกทเพมขน และพบการแยกกนของ Tm ของ PLA และ PBS โดยไมไดเปลยนแปลงไปจากพอลเมอรบรสทธมากนก และผลการทดสอบความเสถยรทางความรอนดวย TGA พบวา Td มแนวโนมทเพมสงขนตามอตราสวนของ PBS ทเพมขน แตอยางไรกตามภาพ SEM สงเกตพบการแยกกนระหวางเฟสของพอลเมอรทงสอง เมอมอตราสวนของ PBS

ในพอลเมอรผสมเพมมากขนถง 20 wt% โดยเฟสของ PBS มลกษณะเปนทรงกลมกระจายตวอยในเฟส PLA และมแนวโนมทมขนาดทใหญมากขนเมอมปรมาณของ PBS มากขน ซงแสดงถงความไมเขากน ดงนนจงมการสงเคราะห PLA-MA-PBS เพอใชเปน Compatibilizer ในการปรบปรง

103

ความเขากนไดระหวาง PLA กบ PBS โดย Compatibilizer จะประกอบดวยสวนทเปนสายโซ PLA

และสายโซ PBS ซงสามารถเขาไดกบเฟส PLA และ PBS ในพอลเมอรผสมตามลาดบ

การปรบปรงความเขากนไดจะมการปรบเปลยนปรมาณของ MA ใน Compatibilizer คอปรมาณ 15 30 และ 45 wt% ของปรมาณของ PLA ใน PLA-MA-PBS ซงในการทดลองจะทาการผสม Compatibilizer ปรมาณ 4 wt% กบ PLA/PBS blends ในอตราสวนการผสมท 80/20 (PLA80)

เนองจากทอตราสวนนไดสงเกตเหนการแยกกนระหวางเฟสของพอลเมอรผสม ซงแสดงถงความไมเขากน โดยพบวาปรมาณของ MA ใน Compatibilizer เพมมากขนความเขากนไดระหวางพอล-

เมอรทงสองมแนวโนมเพมมากขน โดยสงเกตจากภาพ SEM พบพนผวรอยแตกหกมความเปนเนอเดยวมากขน เฟสของ PBS ทมลกษณะเปนทรงกลมทกระจายอยในเฟสของ PLA มขนาดทเลกลง และมความเปนเนอเดยวกบเฟสของ PLA เพมมากขน มความเขากนไดระหวางเฟสเพมมากขน และในการทดสอบสมบตเชงกล พบวาการเพมขนของปรมาณ MA ใน Compatibilizer ไมไดทาให

Tensile modulus และ Tensile strength มคาทเปลยนแปลงไปมากนก แตอยางไรกตามทาให Elongation at break มแนวโนมทเพมสงขน ความเหนยวจงเพมขนตามปรมาณ MA ใน Compatibilizer แตสาหรบ Flexural modulus และ Flexural strength พบวาการเตม Compatibilizer ทาใหมคาทสงขนในตอนแรก (PLA80LMB15) แตเมอมปรมาณของ MA ใน Compatibilizer ทเพมมากขนกทาให Flexural modulus และ Flexural strength มคาลดลง เนองจากปรมาณของ MA ทเพมมากขนทาใหมการกราฟท PBS ซงเปนสวนทนมมากขนใน Compatibilizer จงสงผลให

Flexural modulus และ Flexural strength ลดลง ในสวนของผลการทดสอบสมบตทางความรอนการเตม Compatibilizer ไมไดทาให Tg เปลยนแปลงมากนก และ Tm ยงคงเกดแยกกนระหวาง PLA และ PBS โดยคาไมไดเปลยนแปลงไปจากพอลเมอรบรสทธ อยางไรกตามพบการเพมขนของปรมาณผลกทงสวนของ PLA และ PBS เมอมการเตม Compatibilizer โดยเฉพาะ PBS จะมการเพมขนของผลกตามปรมาณ MA ใน Compatibilizer ซงเนองจากเมอ MA เพมขนจงการกราฟท PBS ใน Compatibilizer เพมขนผลกของ PBS จงเพมตามไปดวย ในสวนของความความเสถยรทางความรอนเมอปรมาณ MA ใน Compatibilizer เพมขนทาใหมความเขากนไดระหวางเฟสเพมขน Tdจงเพมขนตามไปดวย

104

การเตรยมคอมโพสตกบอนภาคซลเวอรจะใช PLA80LMB15 เนองจากการเตม Compatibilizer ไดปรบปรงใหมความเขากนระหวางเฟสเพมมากขน และมสมบตทางความรอนทดขน แตไมไดสงผลตอสมบตเชงกลมากนก เมอมปรมาณ MA ใน Compatibilizer เพมากขน จงใชสตรการผสมนในการปรบปรงใหมสมบตตางๆ ดขนโดยการเตรยมเปนซลเวอรคอมโพสตจะผสมอนภาคซลเวอรท 1 2 และ 3 wt% โดยใชอนภาคซลเวอรทมขนาดเสนผานศนยกลางอนภาคประมาณ 390 nm ในการศกษาสณฐานดวย SEM พบวาพบการรวมกลมกนของอนภาคซลเวอรและสงเกตเหนการแยกเฟสเกดขนในคอมโพสตเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรผสมมากขน อาจเกดจากความแตกตางกนระหวางขวของอนภาคซลเวอรกบพอลเมอรทเปนสารอนทรย สาหรบการทดสอบสมบตเชงกลพบวา Tensile modulus ไมไดเปลยนแปลงมากนก แต Tensile strength มคาทลดลงเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรผสมมากขน และ Flexural modulus และ Flexural strength มคาทลดลงเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรผสมมากขน ซงการลดลงของสมบตเชงกลอาจเกดจากการรวมกลมกนของอนภาคซลเวอรและการแยกเฟสทเกดขน ในการทดสอบสมบตทางความรอนพบวา Tg มแนวโนมทมคาลดลงเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมขนทงนอาจเกดจากการเพมขนของ Free volume ในคอมโพสต และ Tm ของคอมโพสตยงคงเกดแยกกนระหวาง PLA

และ PBS และมคาทไมเปลยนแปลงจากพอลเมอรบรสทธ อยางไรกตามพบการเพมขนของปรมาณผลกทงในสวนของผลก PLA และผลกของ PBS ซงอาเกดจากการตวเปน Nucleating agent ของอนภาคซลเวอร และความเสถยรทางความรอนกมแนวโนมทเพมขนเมอมปรมาณอนภาคซลเวอรในคอมโพสตเพมขน ผลการทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรยพบวาความสามารถในการตานเชอแบคทเรยมแนวโนมทเพมมากขนตามปรมาณของอนภาคซลเวอรในคอมโพสตทเพมมากขนทงในกรณของเชอแบคทเรยชนดแกรมบวก (S. aureus) และแกรมลบ (E. coli) แตความสามารถในการตานเชอแบคทเรยของซลเวอรคอมโพสตตอแบคทเรยชนดแกรมลบมมากกวา ซงตานไดมากกวา 90%

เนองจากแบคทเรยแกรมลบมชนของผนงเซลลทบางกวาแบคทเรยแกรมบวก อยางไรกตามการผสมอนภาคซลเวอรในคอมโพสตสงผลใหเฟสของพอลเมอรเกดการแยกเฟสและอนภาคซลเวอรมการรวมกลมกน ซงสงตอสมบตเชงกลของคอมโพสตมคาดอยลง ดงนนจงตองปรบปรงพนผวของอนภาคซลเวอรทมความมขวสงชอบจบกลมกนดวย MPA โดยเปนการ

105

ทาใหผวของอนภาคซลเวอรมสารอนทรยทมหมฟงกชนเกาะอย โดยเมอนาไปผสมเปนคอมโพสต ซงผสม Ag-MPA ในปรมาณ 1 wt% กบ PLA80LMB15 เปรยบเทยบกบกรณทไมมการปรบปรงผวอนภาคซลเวอร (PLA80LMB15-Ag1%) พบวาเกดการเกาะกลมกนของอนภาคซลเวอรในคอมโพ-

สตมขนาดของกลมทเลกลงและมการกระจายตวไปทวทงคอมโพสตมากขนเมอสงเกตดวย SEM

และพบวาสมบตเชงกลมคาสงขน แตทาให Tg มคาเพมขน มปรมาณผลกทลดลง และมความเสถยรทางความรอนลดลงเลกนอย สาหรบการตานเชอแบคทเรยพบวาไมสงผลกระทบตอการตานแบคทเรยชนดแกรมลบ แตในแบคทเรยชนดแกรมบวกมการตานเชอลดลงเลกนอย

ขอเสนอแนะ 1 ควรปรบปรงการสงเคราะห PLA-MA ใหม %Grafting ทมากขน ซงอาจสงผลใหความ เขากนไดของพอลเมอรผสมมมากขน 2 ควรปรบปรงการสงเคราะหอนภาคซลเวอรใหมขนาดทเลกลงมากขน และปรบปรงการ กระจายตวของอนภาคในคอมโพสตใหดขน ซงอาจชวยสงผลใหคอมโพสตมสมบต เชงกล ความเสถยรทางความรอน และการปองกนเชอแบคทเรยทดขน

106

รายการอางอง

[1] Lemmouchi, Yahia et al. "Plasticization of poly(lactide) with blends of tributyl citrate

and low molecular weight poly(d,l-lactide)-b-poly(ethylene glycol) copolymers."

European Polymer Journal 45 (2009): 2839-2848.

[2] Cohn, D. ,and A. Hotovely Salomon. "Designing biodegradable multiblock PCL/PLA

thermoplastic elastomers." Biomaterials 26 (2005): 2297-2305.

[3] Zhang, Naiwen et al. "Preparation and properties of biodegradable poly(lactic

acid)/poly(butylene adipate-co-terephthalate) blend with glycidyl methacrylate

as reactive processing agent." Journal of Materials Science 44 (2009): 250-256.

[4] สานกงานคณะกรรมการพฒนาการเศรษฐกจและสงคมแหงชาต. อตสาหกรรมไบโอ พลาสตก [Online]. Accessed 4 June 2012. Available from http://goo.gl/ulgVc

[5] สานกงานนวตกรรมแหงชาต. สรปรายงานการสมมนา “Bioplastic Focus: พลาสตก ชวภาพ...นวตกรรมเพอโลกสเขยว” [Online]. Accessed 4 June 2012. Available

from http://www.nia.or.th/bioplastics/download/events/42.pdf

[6] กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย, สานกหอสมดและศนยสารสนเทศวทยาศาสตรและ เทคโนโลย กรมวทยาศาสตรบรการ . พลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ (Biodegrable plastic) [Online]. Accessed 10 June 2012. Available from

http://siweb.dss.go.th/repack/fulltext/IR12.pdf

[7] เลศวรสรกล, อมรรตน. "พอลแลกตกแอซด : พอลเอสเทอรจากทรพยากรทสรางทดแทน ใหมได." วศวกรรมสาร มก. 77 (2554): 99-110.

[8] Avérous, L., Belgacem Mohamed Naceur ,and Gandini Alessandro. "Chapter 21 -

Polylactic Acid: Synthesis, Properties and Applications." In Monomers,

Polymers and Composites from Renewable Resources, 433-450. Amsterdam:

Elsevier, 2008.

[9] Chrissafis, K., K. M. Paraskevopoulos ,and D. N. Bikiaris. "Thermal degradation

mechanism of poly(ethylene succinate) and poly(butylene succinate):

Comparative study." Thermochimica Acta 435 (2005): 142-150.

107

[10] Bhatia, Amita et al. "An investigation of melt rheology and thermal stability of

poly(lactic acid)/ poly(butylene succinate) nanocomposites." Journal of

Applied Polymer Science 114 (2009): 2837-2847.

[11] Yokohara, Tadashi ,and Masayuki Yamaguchi. "Structure and properties for

biomass-based polyester blends of PLA and PBS." European Polymer

Journal 44 (2008): 677-685.

[12] Park, Jun Wuk ,and Seung Soon Im. "Morphological changes during heating in poly

(L-lactic acid)/poly(butylene succinate) blend systems as studied by synchrotron

X-ray scattering." Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 40

(2002): 1931-1939.

[13] Liu, X. et al. "Thermal and mechanical properties of poly(lactic Acid) and

poly(ethylene/butylene Succinate) blends." Journal of environmental polymer

degradation 5 (1997): 225-235.

[14] Bhatia, A, Gupta, R, Bhattacharya, S and Choi, H. "Compatibility of biodegradable

poly (lactic acid) (PLA) and poly (butylene succinate) (PBS) blends for

packaging application." Korea-Australia Rheology Journal 19 (2007): 25-131.

[15] Harada, Masaki et al. "Increased impact strength of biodegradable poly(lactic

acid)/poly(butylene succinate) blend composites by using isocyanate as a

reactive processing agent." Journal of Applied Polymer Science 106 (2007):

1813-1820.

[16] Zeng, Jian-Bing et al. "A novel biodegradable multiblock poly(ester urethane)

containing poly(l-lactic acid) and poly(butylene succinate) blocks." Polymer 50

(2009): 1178-1186.

[17] Ho, Chang-Hong et al. "Synthesis and characterization of TPO-PLA copolymer and

its behavior as compatibilizer for PLA/TPO blends." Polymer 49 (2008): 3902-

3910.

[18] Chen, Li et al. "Poly(l-lactide)/starch blends compatibilized with poly(l-lactide)-g-

starch copolymer." Carbohydrate Polymers 65 (2006): 75-80.

108

[19] กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย, สานกหอสมดและศนยสารสนเทศวทยาศาสตร และเทคโนโลย กรมวทยาศาสตรบรการ. แบคทเรยในอาหาร (Bacteria in food)

[Online]. Accessed 5 October 2012. Available from http://siweb.dss.go.th/

repack/fulltext/IR19.pdf

[20] กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย, สานกหอสมดและศนยสารสนเทศวทยาศาสตร และเทคโนโลย กรมวทยาศาสตรบรการ. แบคทเรยในอาหาร (Bacteria in food)

[Online]. Accessed 5 October 2012. Available from http://siweb.dss.go.th/

repack/fulltext/IR19.pdf

[21] กงบงเกด, ธรพร. จลชววทยาอาหาร [Online]. Accessed 5 October 2012. Available from

http://conf.agi.nu.ac.th/agmis/download/publication/41_file.pdf

[22] Antibacterials startups with drugs targeting gram-nevagive bacteria and infections draw

serious venture capital [Online]. Accessed 24 October 2012. Available from

http://tommytoy.typepad.com/tommy-toy-pbt-consultin/2011/11/antibacterials-

startups-draw-venture-capital-for-drugs-targeting-gram-nevagive-bacteria-and-

infectio.html

[23] Feng, Q. L. et al. "A mechanistic study of the antibacterial effect of silver ions on

escherichia coli and staphylococcus aureus." Journal of biomedical materials

research 52 (2000): 662-668.

[24] พรอมพงศ เพยรพนจธรรม, ชชาต ธรรมเจรญ, สนอง เอกสทธ. อนภาคนาโนของเงนฆา เชอแบคทเรยไดอยางไร? [Online]. Accessed 10 June 2012. Available from

http://www.sru.research.chula.ac.th/service/AgNPkillbacterial.pdf

[25] Guzman, Maribel, Jean Dille ,and Stephane Godet. "Synthesis and antibacterial activity

of silver nanoparticles against gram-positive and gram-negative bacteria."

Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 8 (2012): 37-45.

[26] Rai, Mahendra, Alka Yadav ,and Aniket Gade. "Silver nanoparticles as a new

generation of antimicrobials." Biotechnology Advances 27 (2009): 76-83.

[27] Sharma, Virender K., Ria A. Yngard ,and Yekaterina Lin. "Silver nanoparticles: Green

synthesis and their antimicrobial activities." Advances in Colloid and Interface

Science 145 (2009): 83-96.

109

[28] Pan, Jun et al. "Grafting reaction of poly(D,L)lactic acid with maleic anhydride and

hexanediamine to introduce more reactive groups in its bulk." Journal of

Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials 74B (2005): 476-

480.

[29] Zhu, Rui. "Preparation of maleic anhydride grafted poly(lactid acid) (pla) and its

compatibilization effects on pla/soy protein composites." Master of Science

Washington State University, 2011.

[30] Teramoto, Naozumi et al. "Thermal properties and biodegradability of the copolymers

of l-lactide, ษ -caprolactone, and ethylene glycol oligomer with maleate units and

their crosslinked products." Polymer 45 (2004): 7927-7933.

[31] Janardhanan, Revathi et al. "Synthesis and surface chemistry of nano silver particles."

Polyhedron 28 (2009): 2522-2530.

[32] Vasiliev, Aleksey N. et al. "Highly dispersible polymer-coated silver Nanoparticles."

Surface and Coatings Technology 203 (2009): 2841-2844.

[33] Shibata, Mitsuhiro, Yusuke Inoue ,and Masanao Miyoshi. "Mechanical properties,

morphology, and crystallization behavior of blends of poly(l-lactide) with

poly(butylene succinate-co-l-lactate) and poly(butylene succinate)." Polymer 47

(2006): 3557-3564.

[34] Ren, Jie et al. "Preparation, characterization and properties of binary and ternary blends

with thermoplastic starch, poly(lactic acid) and poly(butylene adipate-co-

terephthalate)." Carbohydrate Polymers 77 (2009): 576-582.

[35] Zhu, Wenfu et al. "Miscibility, crystallization, and mechanical properties of poly(3-

hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)/ poly(butylene succinate) blends."

Journal of Applied Polymer Science 114 (2009): 3923-3931.

[36] Hassouna, Fatima et al. "New approach on the development of plasticized polylactide

(PLA): Grafting of poly(ethylene glycol) (PEG) via reactive extrusion."

European Polymer Journal 47 (2011): 2134-2144.

[37] Carlson, Denise et al. "Maleation of polylactide (PLA) by reactive extrusion." Journal

of Applied Polymer Science 72 (1999): 477-485.

110

[38] Xiao, Guoqi et al. "Bulk ring-opening polymerization (ROP) of L-lactide catalyzed by

Ni(ii) and Ni(ii)-Sm(iii) complexes based on a salen-type schiff-base ligand."

Polymer Chemistry 2 (2011): 659-664.

[39] Meng, Qingkai, Marie-Claude Heuzey ,and Pierre J. Carreau. "Control of thermal

degradation of polylactide/clay nanocomposites during melt processing by chain

extension reaction." Polymer Degradation and Stability 97 (2012): 2010-2020.

[40] Qi, Rongrong, Zhefeng Chen ,and Chixing Zhou. "Solvothermal preparation of maleic

anhydride grafted onto acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer (ABS)."

Polymer 46 (2005): 4098-4104.

[41] Li, Hua-Ming et al. "Preparation and characterization of maleic anhydride-

functionalized syndiotactic polystyrene." Polymer 43 (2002): 5455-5461.

[42] Zeng, Jian-Bing et al. "Bio-based blends of starch and poly(butylene succinate) with

improved miscibility, mechanical properties, and reduced water absorption."

Carbohydrate Polymers 83 (2011): 762-768.

[43] Jang, Woo Yeul et al. "Thermal properties and morphology of biodegradable

PLA/starch compatibilized blends." Journal of Industrial and Engineering

Chemistry-Seoul- 13 (2007): 457-464.

[44] George, S., K. T. Varughese ,and S. Thomas. "Thermal and crystallisation behaviour of

isotactic polypropylene/nitrile rubber blends." Polymer 41 (2000): 5485-5503.

[45] Radheshkumar, C. ,and Helmut Mรผnstedt. "Morphology and mechanical properties of

antimicrobial polyamide/silver composites." Materials Letters 59 (2005): 1949-

1953.

[46] Chou, P. M. et al. "Evaluation of the flexural properties and bioactivity of

bioresorbable PLLA/PBSL/CNT and PLLA/PBSL/TiO2 nanocomposites."

Composites Part B: Engineering 43 (2012): 1374-1381.

[47] Balakrishnan, Harintharavimal et al. "Novel toughened polylactic acid nanocomposite:

Mechanical, thermal and morphological properties." Materials & Design 31

(2010): 3289-3298.

[48] Lee, Jong Hoon et al. "Thermal and mechanical characteristics of poly(l-lactic acid)

nanocomposite scaffold." Biomaterials 24 (2003): 2773-2778.

111

[49] Fortunati, E. et al. "Development and thermal behaviour of ternary PLA matrix

composites." Polymer Degradation and Stability 95 (2010): 2200-2206.

[50] Mbhele, Z. H. et al. "Fabrication and Characterization of Silver-Polyvinyl Alcohol

Nanocomposites." Chemistry of Materials 15 (2003): 5019-5024.

[51] Amoli, Behnam Meschi et al. "Thiocarboxylate functionalization of silver

nanoparticles: effect of chain length on the electrical conductivity of

nanoparticles and their polymer composites." Journal of Materials Chemistry

22 (2012): 20048-20056.

[52] Bagaria, Hitesh G. et al. "Understanding Mercapto Ligand Exchange on the Surface of

FePt Nanoparticles." Langmuir 22 (2006): 7732-7737.

[53] Yonezawa, Tetsu ,and Toyoki Kunitake. "Practical preparation of anionic mercapto

ligand-stabilized gold nanoparticles and their immobilization." Colloids and

Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 149 (1999): 193-199.

[54] Manz, Connie et al. "Dispersibility of organically coated silver nanoparticles in organic

media." Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 385

(2011): 201-205.

112

ภาคผนวก

113

ภาคผนวก ก

ผลการทดสอบการดง (Tensile test)

114

ตารางท 15 ผลการทดสอบการดงของ PLA

ตวอยาง Modulus (MPa) Tensile strength (MPa) Elongation at break (%)

1 1,090 59.5 8.35

2 1,010 58.8 6.97

3 997 58.1 7.35

4 968 59.5 7.06

5 964 59.2 7.45

6 961 59.5 7.63

7 942 56.9 7.39

8 936 59.4 8.33

9 883 58.8 7.82

10 853 58.3 7.98

ตารางท 16 ผลการทดสอบการดงของ PBS


1 224 31.5 23.8

2 229 31.4 21.9

3 231 30.7 21.6

4 237 31.8 21.6

5 230 31.2 21.3

6 227 30.9 20.8

7 224 29.7 20.4

8 231 30.4 20.4

9 230 26.2 15.6

10 255 22.2 11.1

115

ตารางท 17 ผลการทดสอบการดงของ PLA90


1 823 50.8 82.6

2 853 49 73.4

3 901 52.3 53.9

4 888 51.5 51.1

5 870 51.5 48.1

6 921 52.1 45.7

7 929 52.1 43.7

8 840 51.2 34.7

9 888 51.7 32.4

10 927 52.3 30.6



1 824 49.1 70.9

2 795 49.6 62.5

3 792 49 55.5

4 841 49.2 54.9

5 830 49.1 51

6 817 48.1 50.9

7 845 49.7 49.1

8 832 49.1 48.8

9 842 49.8 47.4

10 812 48.9 42.8

116



1 741 44.7 90.3

2 814 45.7 83.1

3 759 44.6 80.8

4 742 44.8 78.9

5 786 44.7 78.7

6 746 44.9 75.6

7 748 44.7 65.7

8 727 44.5 59.6

9 759 44 56.4

10 742 44.4 48.8

ตารางท 20 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15


1 817 49 75.6

2 876 49.9 71.7

3 813 49 70.8

4 760 47.8 55.9

5 812 47.5 53.3

6 841 47.4 51.9

7 834 47.3 48.5

8 831 46.9 48.4

9 893 47.3 48.3

10 817 49.6 46.5

117



1 824 48.1 73.8

2 833 49.2 73

3 853 50 69.9

4 792 47.5 69.7

5 835 48.5 69.6

6 808 47.7 69

7 811 49.1 67.8

8 824 49.3 62

9 817 49.4 25.3

10 705 47.7 8.02



1 830 46.7 144

2 816 46.7 119

3 841 48.1 88.6

4 830 47.9 85.9

5 821 46.2 83.2

6 833 47.9 76.9

7 832 47.6 68.2

8 760 48.6 59.7

9 865 53 26.4

10 789 47.4 22.3

118

ตารางท 23 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag1%


1 768 46.6 50.4

2 753 46.6 35.6

3 880 47.1 42.7

4 865 46.3 42.2

5 869 46.4 39.9

6 807 48.5 37.5

7 825 47 34

8 877 46.5 32.5

9 819 46.2 32.2

10 849 47.3 30.9



1 896 46.8 7.73

2 887 46.3 51.3

3 875 47.3 54.1

4 870 47.3 39.7

5 865 47.2 42.2

6 835 47.5 51

7 827 46.4 56

8 869 42.1 5.53

9 824 47.1 6.96

10 820 47.6 43

119



1 891 43.9 5.84

2 857 36.9 5.24

3 853 35.9 4.82

4 852 37.1 4.69

5 809 36.3 5.57

6 772 33.1 5.08

7 767 37.3 5.55

8 757 40.4 6.15

9 740 35 5.42

10 718 41.9 6.92

ตารางท 26 ผลการทดสอบการดงของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


1 841 51.10 46.00

2 843 49.50 56.00

3 854 49.50 45.40

4 859 51.10 57.50

5 869 52.10 44.50

6 873 50.80 45.60

7 888 51.90 49.80

8 895 52.40 45.70

9 934 52.00 55.10

10 949 52.80 43.90

120

ภาคผนวก ข

ผลการทดสอบการดดโคง (Flexural test)

121

ตารางท 27 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA

ตวอยาง Flexural modulus (MPa) Flexural strength (MPa)

1 4,348 109.13

2 4,322 104.79

3 4,322 108.69

4 4,319 107.06

5 4,313 108.62

6 4,272 109.50

7 4,271 108.83

8 4,161 108.64

9 4,159 106.78

10 3,626 96.81

ตารางท 28 ผลการทดสอบการดดโคงของ PBS

ตวอยาง Flexural modulus(MPa) Flexural strength (MPa)

1 520 24.49

2 517 24.18

3 515 23.99

4 514 24.27

5 513 23.69

6 513 24.31

7 509 23.84

8 509 23.80

9 505 23.22

10 491 23.79

122

ตารางท 29 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA90


1 2,778 82.06

2 2,746 81.13

3 2,725 80.00

4 2,711 80.39

5 2,707 79.10

6 2,707 80.09

7 2,699 80.10

8 2,673 79.82

9 2,669 79.38

10 2,624 79.46



1 2,900 83.72

2 2,869 84.85

3 2,862 82.83

4 2,861 83.51

5 2,861 83.23

6 2,851 82.01

7 2,841 82.71

8 2,757 80.89

9 2,743 80.14

10 2,493 75.81

123



1 2,805 81.63

2 2,588 77.35

3 2,503 75.18

4 2,476 74.24

5 2,387 73.34

6 2,359 71.88

7 2,243 69.12

8 2,242 69.56

9 2,230 69.08

10 2,202 69.30

ตารางท 32 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15


1 3172 86.92

2 3149 89.48

3 3132 87.04

4 3108 87.78

5 3092 86.32

6 3081 85.91

7 3055 85.04

8 3047 85.74

9 3031 84.50

10 2972 84.60

124



1 3013 85.55

2 2951 83.50

3 2948 82.81

4 2902 80.89

5 2872 81.42

6 2825 81.72

7 2771 79.48

8 2757 77.67

9 2725 77.87

10 2657 75.90



1 2954 82.26

2 2904 81.70

3 2888 80.83

4 2888 81.41

5 2885 81.55

6 2871 81.81

7 2871 81.27

8 2861 80.29

9 2803 80.40

10 2723 77.44

125

ตารางท 35 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag1%


1 2622 73.15

2 2,620 77.95

3 2617 74.90

4 2593 73.69

5 2586 73.34

6 2578 72.06

7 2555 73.17

8 2535 71.67

9 2522 72.18

10 2,504 75.18



1 2661 74.55

2 2646 73.98

3 2628 73.24

4 2619 73.65

5 2606 72.40

6 2577 73.38

7 2558 70.44

8 2548 72.94

9 2539 72.11

10 2537 69.64

126



1 2904 52.58

2 2874 63.55

3 2803 52.22

4 2793 62.91

5 2783 62.91

6 2756 56.08

7 2730 63.01

8 2703 50.99

9 2683 50.42

10 2650 49.87

ตารางท 38 ผลการทดสอบการดดโคงของ PLA80LMB15-Ag1%-MPA


1 3,269 91.54

2 3,241 90.96

3 3,177 90.81

4 3,123 88.53

5 3,088 87.93

6 3,080 86.86

7 3,076 87.39

8 2,766 82.26

9 2,742 80.79

10 2,722 80.17

127

ภาคผนวก ค

ผลการไตเตรด PLA-MA และ PLA-MA-PBS

128

ตารางท 39 ผลการไตเตรด PLA-MA ดวย KOH

ตวอยาง ปรมาตร KOH (ml)

คาเฉลย คาเบยงเบนมาตรฐาน

%Grafting ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

LM15 29.0 33.5 35.0 32.5 3.12 3.19

LM30 49.0 50.0 54.0 51.0 2.65 5.00

LM45 58.0 58.5 62.0 59.5 2.18 5.83

ตารางท 40 ผลการไตเตรด PLA-MA-PBS ดวย KOH

ตวอยาง ปรมาตร KOH (ml)

คาเฉลย คาเบยงเบนมาตรฐาน

Grafting% ครงท 1 ครงท 2 ครงท 3

LMB15 4.0 4.0 4.0 4.0 0 0.39

LMB30 6.0 6.0 6.0 6.0 0 0.59

LMB45 6.0 6.0 6.0 6.0 0 0.59

การคานวณคา % Grafting

สมการ

% Grafting = 98 x N x V x 100 (4)

2W

ตวแปร - 98 คอมวลโมเลกลของ Maleic anhydride (g/mol)

- N คอความเขมขนของ KOH (mol/l)

- V คอปรมาตรของ KOH (l)

- W คอนาหนกของตวอยาง (g)

129

ตวอยาง ไตเตรดตวอยาง LM15 จานวน 2 g ดวย KOH ความเขมขน 0.01 mol/l ซงใช KOH จานวน 32.5 ml ในการเปลยนส Indicator

วธคานวณ

แทนคาในสมการ (4)

% Grafting = 98(g/mol) x 0.01(mol/l) x 32.5 x 10-3(l)

x 100 2 x 0.5(g)

= 3.19 %

130

ภาคผนวก ง

การคานวณ %Crystallinity

131

ตารางท 41 คา H/c Hm และ %Crystallinity ของตวอยางตางๆ

ตวอยาง PLA PBS

H/c(J/g) Hm(J/g) Crystallinity(%) Hm(J/g) Crystallinity(%)

PLA - 2.85 3.06 - -

PBS - - - 85.52 40.72

PLA90 23.02 31.86 10.56 3.95 18.81

PLA80 22.03 27.75 7.69 10 23.81

PLA70 22.03 26.7 7.17 18.81 29.86

PLA80LMB15 20.71 29.13 11.32 10.45 24.88

PLA80LMB30 19.46 27.39 10.66 11.07 26.36

PLA80LMB45 21.27 28.75 10.05 12.16 28.95

PLA80LMB15-

Ag1% 20.4 30.89 14.10 12.62 30.05

PLA80LMB15-

Ag2% 18.91 29.43 14.14 13.2 31.43

PLA80LMB15-

Ag3% 14.35 28.71 19.30 12.41 29.55

PLA80LMB15-

Ag1%-MPA 13.47 23.58 13.59 8.05 19.17

การคานวณหาปรมาณผลก

สมการ

%Crystallinity = Hm (J/g) - Hc

/ (J/g) x100 (5) X Hc

o(J/g)

ตวแปร

- Hm คอ ความรอนแฝงของการหลอมเหลว - Hc

/ คอ ความรอนแฝงของการเกดผลก - Hc

o คอ ความรอนแฝงของการเกดผลก 100%

132

- X คอ สดสวนของพอลเมอรในพอลเมอรผสม

ตวอยาง ในการทดสอบสมบตทางความรอนดวย DSC ตวอยาง PLA90 ซงมสดสวนระหวาง PLA

กบ PBS ท 90/10 ซงหลงจากการทดสอบได Hc/ และ Hm ของ PLA เทากบ 23.02 J/g และ

31.86 J/g ตามลาดบ สวน Hm ของ PBS เทากบ 3.95 J/g โดย PLA และ PBS มความรอนแฝงของการเกดผลก 100% ( Hc

o) เทากบ 93 [27] และ 210 J/g [29] ตามลาดบ วธการคานวณ %Crystallinity ของ PLA แทนคาในสมการ (5)

%Crystallinity = 31.86 (J/g) - 23.02 (J/g)

x100 0.90 x 93 (J/g)

= 10.56 %

วธการคานวณ %Crystallinity ของ PBS

แทนคาในสมการ (5)

%Crystallinity = 3.95 (J/g) x100

0.10 x 210 (J/g)

= 18.81 %

133

ภาคผนวก จ 1H NMR spectra

134

ภาพท 57 1H NMR spectra ของ LM15

ภาพท 58 ภาพขยาย 1H NMR spectra ของ LM15

ppm

135



ppm

136



ppm

137

ภาพท 63 1H NMR spectra ของ LMB15 หลงจากแยกออกมาจากการละลายใน THF


138


139

ภาคผนวก ฉ ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย และการคานวณ

140

ภาพท 66 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย E. coli ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตชนดตางๆ (a) Control (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB15-Ag1% (d) PLA80LMB15-Ag2%

(e) PLA80LMB15-Ag3% และ (f) PLA80LMB15-Ag1%-MPA

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

141

ภาพท 67 ผลการทดสอบตานเชอแบคทเรย S. aureus ของ PLA/PBS/ซลเวอรคอมโพสตชนดตางๆ (a) Control (b) PLA80LMB15 (c) PLA80LMB15-Ag1% (d) PLA80LMB15-Ag2%

(e) PLA80LMB15-Ag3% และ (f) PLA80LMB15-Ag1%-MPA

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

142

ตารางท 42 ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย E. coli

ตวอยาง ความเขมขน จานวนโคโลน CFU Antibacterial%

Control 10-9 328 3.28x1012 -

PLA80-15 10-9 343 3.43x1012 -

PLA80LMB15-Ag1% 10-8 169 1.69 x1011 95.07%

PLA80LMB15-Ag2% 10-8 72 7.2 x1010 97.90%

PLA80LMB15-Ag3% 10-8 68 6.8 x1010 98.02%

PLA80LMB15-Ag1%-MPA 10-8 179 1.79 x1011 94.78%

ตารางท 43 ผลการทดสอบการตานเชอแบคทเรย S. aureus

ตวอยาง ความเขมขน จานวนโคโลน CFU Antibacterial%

Control 10-7 61 6.1 x109 -

PLA80LMB15 10-7 62 6.2x109 -

PLA80LMB15-Ag1% 10-7 35 3.5 x109 43.55%

PLA80LMB15-Ag2% 10-7 33 3.3 x109 46.77%

PLA80LMB15-Ag3% 10-7 28 2.8 x109 54.84%

PLA80LMB15-Ag1%-MPA 10-7 38 3.8 x109 38.71%

ตารางท 44 Dilution factor ของแตละหลอดทดลองทมการเจอจางเชอแบคทเรย

หลอดท 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ความเขมขนของ เชอแบคทเรย

10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9

Dilution factor 10 102 103 104 105 106 107 108 109

143

การคานวณหาจานวนเชอแบคทเรย

สมการ

CFU/ml = จานวนโคโลนทนบได x Dilution Factor

(6) ปรมาตรทหยดลงในจานเพาะเชอ (0.1 ml)

การคานวณ % Antibacteria

สมการ

% Antibacteria = CFU/ml ของ control - CFU/ml ของตวอยาง x 100 (7)

CFU/ml ของ control

ตวอยาง การเพาะเชอ E.coli ในตวอยาง PLA80LMB15 นบจานวนโคโลนทความเขมขน 10-9 ไดจานวน 343 โคโลน และการเพาะเชอ E.coli ในตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% นบจานวนโคโลนทความเขมขน 10-8 ไดจานวน 169 โคโลน

หาจานวนเชอแบคทเรยใน PLA80LMB15 (ใชเปนตวเปรยบเทยบ) แทนคาในสมการ (6)

CFU/ml = 343 x 109

0.1 (ml)

= 3.43 x 1012 CFU/ml

หาจานวนเชอแบคทเรยตวอยาง PLA80LMB15-Ag1% แทนคาในสมการ (6)

CFU/ml = 169 x 108

0.1 (ml)

= 1.69 x 1011 CFU/ml

การคานวณ % Antibacteria แทนคาในสมการ (7)

% Antibacteria = 3.43 x 1012 - 1.69 x 1011

x 100 3.43 x 1012

= 94.84%

144

ภาคผนวก ช

SEM อนภาคซลเวอร

145

ภาพท 68 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Diethyl amine

โดย (a) 25 mM (Ag1) (b) 50 mM (Ag2) และ (c) 100 mM (Ag3) ทกาลงขยาย เทา

(c)

(b)

(a)

SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

146

ภาพท 69 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Glucose


(c)

(b)

(a)

SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

147

ภาพท 70 SEM ของอนภาคซลเวอรเมอมการปรบเปลยนความเขมขนของ Silver nitrate


SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

SEI 15 kV 1 μm

(c)

(b)

(a)

148

ภาพท 71 การกระจายตวของขนาดอนภาคซลเวอรของตวอยาง Ag1


0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

149



0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

150



0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

151


0

10

20

30

40

50

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Dist

ribut

ion

(%)

Particle size (nm)

152

ประวตผทาวจย

ชอ-สกล นายศศพงศ สนทรเตม ทอย 31/1 หม 1 ตาบล คลองล อาเภอ กนตง จงหวด ตรง 92110 E-mail address [email protected] ประวตการศกษา พ.ศ. 8 สาเรจการศกษาระดบมธยมศกษาตอนปลายจากโรงเรยนจฬาภรณราช- วทยาลย ตรง พ.ศ. 2 สาเรจการศกษาปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต สาขาวชาปโตรเคมและ

วสดพอลเมอร ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร

พ.ศ. 2 ศกษาตอในระดบปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ประวตการฝกงาน พ.ศ. 2551 บรษท วรรณประไพ อนเตอรเนชนแนล จากด ทนการศกษาทไดรบระหวางการศกษา พ.ศ. 2- 4 ทนผชวยอาจารย ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร วทยาเขตพระราชวงสนามจนทร นครปฐม

2555 ิทยาลัิลปากรยศ - silpakorn university · 2014. 10. 22. ·...

Documents