quota ku-kps - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7....

9
การประชุมวิชาการแห่งชาติ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน ครั้งที 10 การปรับปรุงอุณหภูมิคงรูปทางความร้อนและความทนแรงกระแทกของพอลิแลกติแอซิด ด้วยการผสมกับพอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีนโคไวนิลอะซิเตท Improved heat distortion temperature (HDT) and impact strength of Polylactic acid (PLA) by blending with Polypropylene (PP) and Polyethylene-co-vinyl acetate (EVA) ศิวานนท์ ศักดาเดชฤทธิ 1 มนัส แซ่ด่าน 2 และ ศุภกิจ สุทธิเรืองวงศ์ 3 Siwanon Sakdadetrit 1 Manus Saedan 2 and Supakij Suttiruengwong 3 บทคัดย่อ งานวิจัยนี้ต ้องการเพิ่มความทนแรงกระแทกและอุณหภูมิคงรูปทางความร้อน(HDT) ของพอลิแลกติกแอ ซิด(PLA) โดยผสมPLA เข้ากับพอลิโพรพิลีน(PP) และพอลิเอทิลีนโคไวนิลอะซิเตท(EVA) พอลิเมอร์ถูกผสมเข้า กันด้วยกระบวนการหลอมเหลวซึ่งผ่านปฏิกิริยาฟรีแรดดิคอลโดยมีตัวเชื่อมประสานและมีเปอร์ออกไซด์เป็นตัว เริ่มปฏิกิริยา ผลจากสัณฐานวิทยาพบว่า พอลิเมอร์ผสมPLA/PP เข้ากันได้ดีเมื ่อมีตัวเชื่อมประสานและการเติม EVA เพียงเล็กน้อยช่วยทําให้PP และPLA เข้ากันได้ดียิ่งขึ้น ผลจากการทดสอบอุณหภูมิคงรูปทางความร ้อน พบว่าHDT ของพอลิเมอร์ผสมเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของPP ที่เพิ่มขึ้นและการเติมEVA ปริมาณน ้อยช่วยให้ค่าHDT เพิ่มขึ้น ผลจากสมบัติเชิงกลพบว่าการมีตัวเชื่อมประสานทําให้สมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ผสมดีขึ ้นและเมื่อเติม EVA เข้าไปในพอลิเมอร์ผสมทําให้ความทนแรงกระแทกเพิ่มขึ้น การยืดขาดเพิ่มขึ้นแต่มอดูลัสลดลง ABSTRACT This research aims to increase impact strength and heat distortion temperature(HDT) of Polylactic acid(PLA) by reactive blending with polypropylene(PP) and polyethylene-co-vinyl acetate(EVA). The polymers were mixed in melt processing by free radical reaction with compatibilizers and peroxide. Then polymer blends were examined morphology, mechanical properties, impact strength and HDT. The results showed that in presence of compatibilizers showed good compatibility between PLA and PP and get better for addition a little EVA. HDT of blends increase according with PP proportion and addition a little EVA. The addition of EVA in blends increase impact strength and elongation at break but decrease modulus. Key Words: Poly lactic acid(PLA), Polypropylene(PP), Poly ethylene-co-vinyl acetate(EVA), Reactive blending E-mail address: 1 [email protected], 2 [email protected], 3 [email protected] 1,2 ภาควิชาฟิ สิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศิลปากร 1,2 Department of Physics, Faculty of Science, Silpakorn University 3 ภาควิชาวิทยาการและวิศวกรรมวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมมหาวิทยาลัยศิลปากร 3 Department of Materials Science and Engineering, Faculty of Engineering and Industrial Technology, Silpakorn University 346

Upload: others

Post on 14-Mar-2021

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

การปรบปรงอณหภมคงรปทางความรอนและความทนแรงกระแทกของพอลแลกตแอซด

ดวยการผสมกบพอลโพรพลนและพอลเอทลนโคไวนลอะซเตท

Improved heat distortion temperature (HDT) and impact strength of Polylactic acid (PLA) by

blending with Polypropylene (PP) and Polyethylene-co-vinyl acetate (EVA)

ศวานนท ศกดาเดชฤทธ1 มนส แซดาน2 และ 20ศภกจ สทธเรองวงศ20

3

Siwanon Sakdadetrit1 Manus Saedan2 and Supakij Suttiruengwong3

บทคดยอ

งานวจยนตองการเพมความทนแรงกระแทกและอณหภมคงรปทางความรอน(HDT) ของพอลแลกตกแอ

ซด(PLA) โดยผสมPLA เขากบพอลโพรพลน(PP) และพอลเอทลนโคไวนลอะซเตท(EVA) พอลเมอรถกผสมเขา

กนดวยกระบวนการหลอมเหลวซงผานปฏกรยาฟรแรดดคอลโดยมตวเชอมประสานและมเปอรออกไซดเปนตว

เรมปฏกรยา ผลจากสณฐานวทยาพบวา พอลเมอรผสมPLA/PP เขากนไดดเมอมตวเชอมประสานและการเตม

EVA เพยงเลกนอยชวยทาใหPP และPLA เขากนไดดยงขน ผลจากการทดสอบอณหภมคงรปทางความรอน

พบวาHDT ของพอลเมอรผสมเพมขนตามสดสวนของPP ทเพมขนและการเตมEVA ปรมาณนอยชวยใหคาHDT

เพมขน ผลจากสมบตเชงกลพบวาการมตวเชอมประสานทาใหสมบตเชงกลของพอลเมอรผสมดขนและเมอเตม

EVA เขาไปในพอลเมอรผสมทาใหความทนแรงกระแทกเพมขน การยดขาดเพมขนแตมอดลสลดลง

ABSTRACT

This research aims to increase impact strength and heat distortion temperature(HDT) of

Polylactic acid(PLA) by reactive blending with polypropylene(PP) and polyethylene-co-vinyl

acetate(EVA). The polymers were mixed in melt processing by free radical reaction with

compatibilizers and peroxide. Then polymer blends were examined morphology, mechanical

properties, impact strength and HDT. The results showed that in presence of compatibilizers showed

good compatibility between PLA and PP and get better for addition a little EVA. HDT of blends

increase according with PP proportion and addition a little EVA. The addition of EVA in blends

increase impact strength and elongation at break but decrease modulus. Key Words: Poly lactic acid(PLA), Polypropylene(PP), Poly ethylene-co-vinyl acetate(EVA), Reactive blending

E-mail address: [email protected], [email protected], [email protected]

1,2ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร

1,2Department of Physics, Faculty of Science, Silpakorn University 3ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม0 มหาวทยาลยศลปากร 3Department of Materials Science and Engineering, Faculty of Engineering and Industrial Technology, Silpakorn University

346

Page 2: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

บทนา

เนองจากปจจบนมการใชพลาสตกกนเปนจานวนมากซงพลาสตกสวนใหญเปนผลตภณฑทมาจาก

ปโตรเลยมซงเปนวตถดบทไมสามารถหาทดแทนไดอกทงพลาสตกเหลานยงไมสามารถยอยสลายไดตาม

ธรรมชาตวธการกาจดพลาสตกเหลาน ไดแก การนากลบมาใชใหม(recycle) แตกใชไมไดกบพลาสตกบางชนด

และพลาสตกทมสารปนเปอน การกาจดโดยการเผาหรอการฝงกลบกอใหเกดปญหาดานสงแวดลอมเปนอยาง

มาก กระทงมการคนพบพลาสตกทสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาตและเปนผลตภณฑทสามารถสรางทดแทน

ได

พอลแลกตกแอซด(Polylactic acid, PLA) เปนพอลเมอรทยอยสลายไดตามธรรมชาตชนดหนง

สงเคราะหไดจากกรดแลกตก(Lactic acid) ซงกรดแลกตกสามารถผลตไดจากการหมกแปงหรอนาตาลดงนนพช

ทมแปงหรอนาตาลเปนองคประกอบหลกเชน ขาวโพด มนสาปะหลง ขาวสาลหรอออย ซงสามารถนามาใชเปน

วตถดบในการผลตไดและทรพยากรเหลานสามารถสรางขนทดแทนใหมไดอยางตอเนอง พอลแลกตกแอซด

จดเปนเทอรโมพลาสตก(Thermoplastic) สามารถขนรปไดดวยกระบวนการผลตทใชกนทวไป เชน การฉดขนรป

(Injection molding) การขนรปดวยความรอน(Thermoforming) การอดขนรป(Compression molding) การอด

รด(Extrusion) และการเปาขนรป(Blow molding) เปนตน

PLA มสมบตเชงกลทด คอ มความแขงแรงสงแตมขอจากดในเรองของความเปราะสง(brittle) หรอความ

ทนตอแรงกระแทกตา(impact strength) ทาใหการอยทอณหภมตา(แชแขง) ยงทาใหเปราะและอณหภมคงรป

ทางความรอน(heat distortion temperature, HDT) ตาทาใหเกดการเสยรปของชนงานทอณหภมสงหรอการ

บรรจของรอนนนเอง จงมงานวจยมากมายทตองการปรบปรงขอจากดเหลานเพอใหการใชงานPLA กวางขวาง

มากขน เชน Seung Hyuk Kim et al.(2013) ไดเตมPDLA เพอเพมปรมาณผลกของPLA โดยม talc, NA902,

Millad 3988i, CaCO3 และ TiO2 เปนตวเรงผลกเพอเพมHDT และใชElvaloy PTW ในการเพมความทนแรง

กระแทก, H.S. Lee et al.(2011) ไดผสมPLA กบPP โดยมMAH-g-PP, MAH-g-PE, GMA-g-PE เปนตวเชอม

ประสานเพอเพมHDT และใชBiomax S-120 เปนสารเพมความทนแรงกระแทก, MASUD S. HUDA(2005) ได

ทาการผสม PLA กบTalc, TC 1004(เสนใยจาก recycled newspaper ) เพอเพมHDT และมEpolene

maleated polyolefins เพมความทนแรงกระแทก, Mohd Bijarimi(2012) ไดผสมPLA กบPP เพอเพมHDT โดยม

LNR เปนตวเชอมประสานและเพมความทนแรงกระแทก, Suprakas Sinha Ray et al.(2003) ไดทาการผสมPLA

กบC3C18-mmt เพอทาPLA–montmorillonite นาโนคอมโพสทเพอเพมHDT, Jin-San Yoon et al.(1999) ไดทา

การผสมPLA กบEVA เพอเพมความทนแรงกระแทกใหPLA, Maria-Beatrice, Coltelli et al.(2010) ไดทาการ

ผสมPLA กบPBAT เพอเพมสมบตเชงกลของPLA ดวยกระบวนการรแอคทพเบลนโดยมเปอรออกไซดเปนตวเรม

ปฏกรยา, Meihua Liu et al.(2012) ไดผสมPLA กบEVOH โดยมTAIC เปนตวเชอมประสานดวยกระบวนการร

แอคทพเบลนและฉายรงสแกมมาตอเพอเพมHDT และสมบตเชงกลของPLA, Kelly S. Anderson และMarc A.

Hillmyer(2004) ไดทาการผสมPLA กบPE เพอเพมความทนแรงกระแทกโดยมPLLA-PE และPLA-PE block

copolymers เปนตวเชอมประสาน, I.Moura et al.(2012) ไดสงเคราะหEVA-g-PLA โคพอลเมอร แลวนามาใช

เปนตวเชอมประสานระหวางPLA กบEVA เพอเพมความทนแรงกระแทกของPLA และChih-Chun Teng et

347

Page 3: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

al.(2011) ไดทาการสงเคราะหPLA-g-VGCF แลวนามาผสมเขากบPLA เพอเพมความทนแรงกระแทกและHDT

เปนตน

สาหรบงานวจยนตองการผลตพอลเมอรผสมทยอยสลายไดตามธรรมชาตบางสวนเพอลดปญหา

สงแวดลอมโดยเนนวาพอลเมอรผสมนนตองมราคาถกและสามารถนามาใชในชวตประจาวนได เชน ภาชนะ

สาหรบใสอาหารทสามารถแชแขงไดหรอใสของรอนได เปนตน โดยพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดตาม

ธรรมชาตทมราคาถก คอ PLA และพอลเมอรทไมสามารถยอยสลายไดตามธรรมชาตทมราคาถก คอPP และ

EVA การนาพอลเมอรเหลานมาผสมกนดวยเหตผลทวาPP สามารถชวยในเรองของการเพมHDT ทาใหสามารถ

นาพอลเมอรผสมมาใสของรอนไดและEVA ชวยในเรองของการเพมความทนแรงกระแทกทาใหสามารถนาพอล

เมอรผสมมาใสของเยนหรอแชแขงได แตPLA กบPP ไมสามารถผสมเขากนได จงตองผสมเขากนโดย

กระบวนการรแอคทพเบลน(reactive blend) ซงผานปฏกรยาฟรแรดดคอล(free radical) โดยมเปอรออกไซด

(perkadox) เปนตวเรมปฏกรยาซงเปนกระบวนการทสะดวก รวดเรว และควบคมงายโดยมตวเชอมประสาน

(compatibilizer) ชนดตางๆเพอใหพอลเมอรผสมเขากนไดดยงขนไดแก มาเลอกแอนไฮไดร(MA) เมทลนไดไอโซ

ไซยาเนท(MDI) และบวตะไดอนมอนอเมอร(RICON-150) โดยการทดลองเรมจากผสมPLA กบPP แลวหา

ตวเชอมประสานทเหมาะสมแลวจงทาการเพมEVA เขาไปในภายหลงแลวจงนาพอลเมอรผสมทไดไปทดสอบ

สมบตทตองการศกษาตอไป

อปกรณ และวธการ วตถดบทใช

พอลแลกตกแอซด(PLA เกรด 2003DY) ผลตโดยบรษทNature Works LLC มคาMFI 5.50 กรมตอ10

นาท(2.16 กโลกรม,180 องศาเซลเซยส), พอลโพรพลน(PP เกรด P600F) ผลตโดยบรษทSCG Chemical มคา

MFI 1.20 กรมตอ10 นาท(2.16 กโลกรม,180 องศาเซลเซยส), พอลเอทลนโคไวนลอะซเตท(EVA เกรด

UL04533EHZ) ผลตโดยบรษทExonmobil Chemical, เปอรออกไซด(Perkadox-40) ผลตโดยบรษทAkzo

Nobel, มาเลอกแอนไฮไดรด(MA) ผลตโดยบรษทFluka, เมทลนไดไอโซไซยาเนท(MDI) ผลตโดยบรษทFluka

และบวตะไดอนมอนอเมอร(RICON-150) ผลตโดยบรษทSatomer Company

การผสมพอลเมอร

กอนผสมพอลเมอรตองนาเมดPLA, PP และEVA มาอบไลความชนทอณหภม 60 องศาเซลเซยส เปน

เวลา 24 ชวโมง จากนนผสมเขากนในสดสวนตางๆตามTable 1 โดยเครองผสมแบบปด (Internal mixer) ของ

บรษทChareon TUT รนMX 105-D40L50 ทอณหภม 180 องศาเซลเซยส ความเรวรอบ 80 รอบตอนาท เวลา 10

นาท จากนนนาพอลเมอรผสมทไดตดเปนชนเลกๆเพอเตรยมเขาสกระบวนการขนรปชนงานทดสอบตอไป

348

Page 4: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

Table1 Show proportion of polymers and compatibilizers in blends.

Formula

Proportion(g)

PLA PP EVA Peroxide MA RICON MDI

1 70 30 - - - - -

2 70 30 - 0.2 - - -

3 70 30 - 0.2 0.4 - -

4 70 30 - 0.2 - 0.4 -

5 70 30 - 0.2 - - 0.4

6 70 30 - 0.2 0.4 0.4 -

7 70 30 - 0.2 0.4 - 0.4

8 70 30 - 0.2 - 0.4 0.4

9 60 40 - 0.2 0.4 0.4 -

10 50 50 - 0.2 0.4 0.4 -

11 57 40 3 0.2 0.4 0.4 -

12 54 40 6 0.2 0.4 0.4 -

13 51 40 9 0.2 0.4 0.4 -

การเตรยมชนงานทดสอบ

นาพอลเมอรผสมอบไลความชนทอณหภม 70 องศาเซลเซยส เปนเวลา 3 ชวโมง แลวนาไปเตรยม

ชนงานทดสอบโดยเครองอดขนรป(compression molding) ของบรษทChareon TUT รนPR1D-W300L350 ท

อณหภม 180 องศาเซลเซยส เปนเวลา 8 นาท ตามมาตรฐานASTM D256(สาหรบทดสอบความทนแรง

กระแทก), ASTM D638(สาหรบทดสอบสมบตความตานทานแรงดง) และASTM D648(สาหรบทดสอบอณหภม

คงรปทางความรอน, HDT)

การทดสอบชนงานตวอยาง

ทดสอบสมบตเชงกล ไดแก Young Modulus และElongation at break โดยเครองUniversal testing

machine ของบรษทIntron รน 0 5585H ทอตราการดง 10 มลลเมตรตอนาท ทดสอบความทนแรงกระแทกโดย

เครองทดสอบสมบตแรงกระแทก(Pendulum Impact Tester) ยหอZwick1 รนX5102.202 โดยใชPendulum

ขนาด 4 จล และบากโดยเครองทารอยบาก(Notch) พลาสตก ยหอGotech รนGT-7016Az ทดสอบHDT โดยม

อตราการเพมของอณหภม 2 องศาเซลเซยสตอนาท และนาหนกกด 0.45 เมกกะปาสคาล สณฐานวทยาโดย

เครองScanning Electron Microscope(MX-2000, CamScan) ทกาลงขยาย 100-1000 เทา โดยนาชนงานมา

หกในไนโตรเจนเหลวแลวนาบรเวณผวแตกหกมาทาการเคลอบทอง

349

Page 5: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

ผลการทดลองและวเคราะหผลการทดลอง

สณฐานวทยา

Figure1 Show SEM of PLA/PP blends (70/30) with compatibilizers a.formula1 b.formula2 c.formula3 d.

formula4 e.formula5 f.formula6 g.formula7 h.formula8 at 100X(100micrometer)and 500X(20

micrometer).

จาก Figure 1a. พบวาPLA และPP ไมสามารถผสมเขากนได โดยสงเกตจากขนาดของเฟสกระจาย

(PP) ทมขนาดอนภาคใหญและการกระจายตวทไมสมาเสมอในเฟสตอเนอง(PLA) เนองมาจากความมขวท

ตางกนและความหนดทตางกนของพอลเมอรทงสอง Figure 1b. พบวาการมเปอรออกไซดเพยงอยางเดยวชวยให

PLA และPP เขากนไดดขนจาก Figure 1a. เพยงเลกนอย เนองมาจากปฏกรยาฟรแรดดคลทเกดขนทผวหนาของ

พอลเมอรทงสอง Figure 1c. พบวาการม MA เปนตวเชอมประสานทาใหขนาดของPP สมาเสมอขนแตกยงม

ขนาดอนภาคคอนขางใหญ แสดงวาMA มสวนรวมในการเกดปฏกรยาการเชอมตดผวหนาของPLA กบPP เพยง

เลกนอย Figure 1d.- e. พบวาการมRICON และMDI ทาใหPLA และPP เขากนไดด สงเกตไดจากขนาดของPP

ทสมาเสมอขนและมขนาดเลกลงอยางเหนไดชด แสดงวาทงRICON และMDI มสวนรวมในปฏกรยาเชอมตด

ผวหนาของPLA และPP ไดด แตRICON ชวยเชอมตดผวหนาไดดกวาMDI Figure 1f.- h. พบวาเมอมตวเชอม

ประสาน 2 ชนดทาใหPLA และPP เขากนไดด สงเกตไดจากขนาดทเลกลงและการกระจายตวทสมาเสมอมากขน

a.

e.

d. c.

b.

h. g.

f.

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

20 µm 20 µm

20 µm 20 µm

20 µm 20 µm

20 µm 20 µm

350

Page 6: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

แสดงวามกลไกการทางานรวมกนของตวเชอมประสานและMA กบRICON ทาใหการกระจายตวของPP

สมาเสมอทสดและมขนาดทเลกทสด สงเกตไดจากFigure 1f. ดงนนตวเชอมประสานทเหมาะสมทสดคอ MA

และRICON

Figure2 Show SEM of PLA/PP/EVA blends a.formula9(60/40/0) b.formula11(57/40/3)

c.formula12(54/40/6) d.formula13(51/40/9) with compatibilizers(per0.2/MA0.4/RICON0.4) at

100X(100micrometer) and 1000 X(10 micrometer).

จาก Figure 2b - d. พบวาการเตมEVA เขาไปในพอลเมอรผสมทาให PLA กบ PP เขากนไดดมากจน

เหนความแตกตางไดอยางชดเจนเมอเทยบกบรป2a.ทไมมการเตม EVA เปนเพราะ EVA มโครงสรางของสวนท

ไมมขวและมขวอยดวยกนในโมเลกลโดยสวนทไมมขวสามารถเขากบ PP ไดดและสวนทมขวสามารถเขากบ PLA

ไดดจงทาให EVA เปรยบเสมอนตวเชอมประสานระหวางเฟสของ PLA กบPP อกตวหนงและการเตม EVA ใน

ปรมาณเพยงเลกนอย 3% ดง Figure 2b. กเพยงพอทจะทาใหพอลเมอรผสมเขากนไดเปนอยางด

สมบตเชงกลและอณหภมคงรปทางความรอน

Table2 Show Impact strength, Modulus, Elongation at break and HDT of PLA/PP blends(70/30) with

compatibilizers.

Formula

Impact strength

(kJ/m2)

Modulus

(GPa)

Elongation at break

(%)

HDT

(oC)

Pure PLA 2.23 1.56 6.69 55.3

1 1.58 1.18 4.15 60.0

2 1.97 1.20 4.20 61.5

3 2.29 1.27 3.51 61.0

4 1.97 1.25 4.51 62.0

5 2.08 1.21 3.98 62.0

6 2.27 1.22 4.83 61.0

7 2.25 1.26 4.08 62.0

8 2.08 1.26 4.56 63.0

b. a.

d. c.

100 µm

100 µm

100 µm

100 µm

10 µm

10 µm

10 µm

10 µm

351

Page 7: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

จาก Table2 สตรท1 พบวาการผสม PLA กบ PP โดยไมเกดปฏกรยา ทาใหคาความทนแรงกระแทก

มอดลส และการยดขาดลดลงจาก PLA บรสทธ ทงท PP นาจะสามารถชวยในเรองของความทนแรงกระแทกและ

การยดขาดไดเพราะมสมบตเหลานคอนขางดแตเนองมาจากความไมเขากนของพอลเมอรทงสองดง Figure 1a.

ทาใหสมบตดงกลาวลดลงอยางเหนไดชด แตสาหรบคามอดลสทลดลงถอวาเปนปกตเพราะ PP มมอดลสตากวา

PLA อยแลวเมอผสมกนยอมมคามอดลสตาลง แตสาหรบคา HDT มคาเพมขนอยางเหนไดชด เนองมาจาก PP ม

HDT สงอยแลวทาใหคา HDT ของพอลเมอรผสมมคาเพมสงขน จาก Table2 สตรท 2-8 เมอเกดปฏกรยาฟร

แรดดคอล และมตวเชอมประสานพบวา คาความทนแรงกระแทกของพอลเมอรผสมมคาเพมขนอยางชดเจนจาก

สตรท 1 เนองมาจาก PLA และ PP สามารถผสมเขากนไดด ดง Figure 1b-h. และในสตรท 3,6 และ7 พบวา คา

ความทนแรงกระแทกสงกวา PLA บรสทธเลกนอย สาหรบคามอดลสของพอลเมอรผสมทกสตรมคาเพมขนจาก

สตรท 1 เพยงเลกนอย สาหรบคาการยดขาดพบวาสตรท 2,4,6 และ8 มคาการยดขาดสงกวาสตรท 1 และสาหรบ

คา HDT พบวาทกสตรมคาสงกวาสตรท1 เลกนอยเทานน จากขอมลขางตน พบวา การมตวเชอมประสานมผล

ตอคาความทนแรงกระแทกและคาการยดขาดของพอลเมอรผสมโดยตรง โดยผลทไดสอดคลองกบFigure 1f. คอ

สตรท 6 มตวเชอมประสาน คอ MA และ RICON ททาให PLA และ PP ผสมเขากนไดดทสดสงผลใหคาความทน

แรงกระแทกและคาการยดขาดคอนขางดดวย ในสวนของคา HDT ขนกบการม PP ในพอลเมอรผสมเปนหลกโดย

มผลของตวเชอมประสานเพยงเลกนอยเทานน

Table3 Show Impact strength, Elongation at break and HDT of PLA/PP blends with compatibilizers

(per0.2/MA0.4/RICON0.4).

Formula Impact strength

(kJ/m2)

Elongation at break

(%)

HDT

(oC)

Pure PLA 2.23 6.69 55.3

6 PLA/PP(70/30) 2.27 4.83 61.0

9 PLA/PP(60/40) 1.85 4.33 63.3

10 PLA/PP(50/50) 1.16 3.96 75.5

จาก Table 3 พบวาการเพมสดสวนของ PP ในพอลเมอรผสมทาใหคาความทนแรงกระแทกและการยด

ขาดลดลงอยางชดเจนเนองมาจากเมอปรมาณ PP เพมขนทาใหPP เขากบ PLA ไดยากขนหมายถง PP ตองการ

อยในเฟสของตวเองมากกวาทาใหคณสมบตเหลานลดลง ในสวนของคาHDT พบวา การเพมสดสวนของ PP ใน

พอลเมอรผสมทาใหคา HDT สงขนอยางชดเจนเปนการยนยนผลจาก Table 2 ทวาคา HDT ขนกบ PP เปนหลก

352

Page 8: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

Table4 Show Impact strength, Modulus, Elongation at break and HDT of PLA/PP/EVA blends with

compatibilizers (per0.2/MA0.4/RICON0.4).

Formula Impact strength

(kJ/m2)

Modulus

(GPa)

Elongation at break

(%)

HDT

(oC)

Pure PLA 2.23 1.56 6.69 55.3

9 PLA/PP/EVA (60/40/0) 1.85 1.26 4.33 63.3

11 PLA/PP/EVA (57/40/3) 2.86 1.04 6.91 66.2

12 PLA/PP/EVA (54/40/6) 2.52 0.91 6.98 63.8

13 PLA/PP/EVA (51/40/9) 3.73 0.76 11.22 62.8

จากTable4 สตรท11-13 พบวาการเตมEVA ในพอลเมอรผสมนอกจากชวยใหPLA กบPP เขากนไดดขน

มากดงFigure 2b.-d. แลวยงเพมคาความทนแรงกระแทกและการยดขาดไดอกดวยเนองจากEVA มคณสมบต

คลายยางทมความทนแรงกระแทกและมการยดขาดสงมากซงเตมในปรมาณเพยงเลกนอยดงสตรท11 กเพยงพอ

สาหรบการเพมคาความทนแรงกระแทกและการยดขาด สาหรบคามอดลสพบวาเมอปรมาณEVA มากขนมอดลส

ลดลงเพราะEVA เปนพอลเมอรทมมอดลสตาเมอเตมเขาไปทาใหมอดลสของพอลเมอรผสมลดลง สาหรบคา

HDT พบวาการเตมEVA เพยงเลกนอยในสตรท11 และ12 สงผลใหคาHDT มคาสงขนเมอเทยบกบสตรท9 ทไมม

การเตมEVA และการเตมEVA ในสดสวนทมากขนมผลทาใหคาHDTลดลงดงสตรท13

สรปผลการทดลอง

การปรบปรงสมบตของPLA ทางดานHDT และความทนแรงกระแทกสามารถทาไดโดยการผสมPLA เขา

กบPP และEVA โดยกระบวนหลอมเหลวแบบรแอคทพเบลนทมตวเชอมประสานและมเปอรออกไซดเปนตวเรม

ปฏกรยา ปรมาณPP ในพอลเมอรผสมเปนปจจยสาคญในการเพมHDT ของพอลเมอรผสม การมตวเชอม

ประสานเปนMA และRICON ทาใหPLA และPP สามารถเขากนไดดทสดและทาใหสมบตความทนแรงกระแทก

เพมขนและการมEVA ในปรมาณเพยงเลกนอยในพอลเมอรผสมนอกจากจะชวยใหPLA และ PP เขากนไดด

ยงขนแลวยงทาใหพอลเมอรผสมมความทนแรงกระแทกและ HDT สงขนอกดวย

กตตกรรมประกาศ

ขอขอบพระคณทานอาจารย รองศาสตราจารย ดร. มนส แซดาน และทานอาจารย 20ดร. ศภกจ สทธเรองวงศ

ทใหคาปรกษาและสนบสนนทนในการวจย 2 0 และขอขอบคณภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร และภาควชา

วทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม0 มหาวทยาลยศลปากรทเออเฟอ

สถานทและเครองมอในการทางานวจย

353

Page 9: QUOTA KU-KPS - o sci tech20esd.kps.ku.ac.th/kuk-conference/img/gallery/article_10/... · 2020. 7. 30. · ทางความร้อน(heat distortion temperature, HDT) ตํ่าทําให้เกิดการเสียรูปของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงหรือการ

การประชมวชาการแหงชาต มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน ครงท 10

เอกสารอางอง

Seung Hyuk Kim, Tae Kyung No, Hyun Sup Lee. 2013. A study to improve processibility and

mechanical properties of stereocomplex Polylactic acid(sc-PLA). 9th International Conference

on Fracture & Strength of Solids. Korea.

H.S. Lee, J.D. Kim. 2011. Effect of Hybrid Compatibilizers on mechanical property of ternary blend

with Polypropylene, Poly (lactic acid) and Toughening modifier. 18TH INTERNATIONAL

CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS. SOUTH KOREA.

MASUD S. HUDA et al. 2005. Mechanical and Thermo-mechanical Studies of Poly (lactic acid)

PLA/Talc/Recycled Newspaper Fiber Hybrid Composites. Paper for Global Environmental

Conference (GPEC 2005).

Mohd Bijarimi, Sahrim Ahmad, Rozaidi Rasid. 2012. Mechanical, Thermal and Morphological

Properties of PLA/PP Melt Blends. International Conference on Agriculture, Chemical and

Environmental Sciences (ICACES'2012). Dubai (UAE).

Suprakas Sinha Ray et al. 2003. New polylactide-layered silicate nanocomposites. 2. Concurrent

improvements of material properties, biodegradability and melt rheology. Polymer 44: 857–

866.

Jin-San Yoon et al. 1999. Thermal and mechanical properties of poly(l-lactic acid)–poly (ethyleneco-

vinyl acetate) blends. Polymer 40: 2303–2312.

Maria-Beatrice Coltellia, Simona Bronco, Carlos Chinea. 2010. The effect of free radical reactions on

structure and properties of poly(lactic acid) (PLA) based blends. Polymer Degradation and

Stability 95: 332-341.

Meihua Liu et al. 2012. The effects of gamma-irradiation on the structure, thermal resistance and

mechanical properties of the PLA/EVOH blends. Nuclear Instruments and Methods in Physics

Research B 274: 139–144.

Kelly S. Anderson, Marc A. Hillmyer. 2004. The influence of block copolymer microstructure on the

toughness of compatibilized polylactide/polyethylene blends. Polymer 45: 8809–8823.

I.Moura et al. 2012. Synthesis of EVA-g-PLA copolymers using transesterification reactions.

Materials Chemistry and Physics 134: 103– 110.

Chih-Chun Teng et al. 2011. Mechanical and thermal properties of polylactide-grafted vapor-grown

carbon nanofiber/polylactide nanocomposites. Composites: Part A 42: 928–934.

354