Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ยางพาราผงละเอียดยิ่งยวดผ่านการวัลคาไนซ์อย่างสมบูรณ์ที่ดัดเเปรด้วยการกราฟต์กับเมทิลเมทาคริเลตมอนอเมอร์สำหรับเป็นสารเพิ่มความเหนียวในพอลิเเลคติคเเอซิด
Year (A.D.)
2024
Document Type
Thesis
First Advisor
Sarawut Rimdusit
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Chemical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2024.215
Abstract
This work focused on toughening polylactic acid (PLA) with an abundant and sustainable bio-based filler from natural rubber. Deproteinized natural rubber (DPNR) was modified by grafting with methyl methacrylate monomer (MMA) and further crosslinked via e-beam irradiation and spray drying to achieve ultrafine fully vulcanized powdered natural rubber grafted with polymethylmethacrylate (UFPNR-g-PMMA) to solves in the challenges of incompatibility between the DPNR and PLA. Interestingly, UFPNR-g-PMMA showed no agglomeration between rubber particles compared to that of neat UFPNR which showed partial agglomeration after irradiation crosslinking. The flexural toughness shows a significant improvement (351%) to 11280 ± 1522 kJ/m3 compared to neat PLA at 2501 ± 652 kJ/m3 with only adding 5 % weight. In addition, impact strengths were improved after adding UFPNR-g-PMMA at 20 % weight (348 % enhancement) to 33.4 ± 5.6 kJ/m2 compared to neat PLA at 9.6 ± 0.3 kJ/m2. The thermal stability of PLA composites measured by thermal degradation at 5 % weight was enhanced after increasing UFPNR-g-PMMA at higher content and reaching 337 ℃ (25 ℃improvement) compared to that of neat PLA without affecting the glass transition temperature of composites. The fracture surface of PLA/ UFPNR-g-PMMA evaluated by SEM micrographs suggested internal cavitation and induced crazes and multiple crazes are the main effects of rubber toughening PLA. Overall, this study has demonstrated the modification and utilization of natural rubber as a sustainable filler in PLA matrix.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการเพิ่มความเหนียวในพอลิเเลคติคเอซิดด้วยน้ำยางธรรมชาติที่เป็นวัสดุธรรมชาติที่มีความอุดมสมบูรณ์เเละมีความยั่งยืนจากการผลิตภายในประเทศ น้ำยางธรรมชาติที่ผ่านการกำจัดโปรตีนถูกปรับปรุงคุณสมบัติด้วยกระบวนการกราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันด้วยเมทิลเมทาคริเลตมอนอเมอร์เพื่อให้พื้นผิวของยางธรรมชาติมีความเข้ากันได้กับพอลิเเลคติคเอซิดก่อนจะนำไปเชื่อมขวางผ่านกระบวนการฉายลำอิเล็กตรอนก่อนนำไปเข้าสู่กระบวนการทำเเห้งเเบบพ่นฝอยเพื่อผลิตเป็นอนุภาคยางพาราผงละเอียดยิ่งยวด ในกระบวนการผลิตอนุภาคยางผงจะพบว่า อนุภาคยางผงที่ผ่านการเตรียมจากการกราฟต์ด้วยเมทิลเมทาคริเลตมอนอเมอร์เเสดงให้เห็นคุณลักษณะเด่นที่มีความร่วนเเละขนาดอนุภาคที่เล็กลงโดยที่ไม่มีความเหนียวติดกันหลังการทำเเห้งพ่นฝอยซึ่งมีความเเตกต่างจากอนุภาคยางที่ไม่ผ่านการกราฟต์ซึ่งจะมีความเหนียวเนื่องจากอนุภาคเกิดการรวมกลุ่มกัน นอกจากนี้อนุภาคยางผงที่ผ่านการกราฟต์ด้วยเมทิลเมทาคริเลตมอนอเมอร์เเสดงให้เห็นขนาดอนุภาคยางที่มีขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับอนุภาคยางผงธรรมชาติที่ผ่านการเชื่อมขวางโดยไม่มีการปรับปรุงคุณสมบัติ ซึ่งเเสดงคุณลักษณะที่รวมตัวกันบางส่วน จากผลการทดสอบเเรงดัดจะพบว่า การเติมอนุภาคยางผงเพียง 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของชิ้นงานวัสดุเชิงประกอบพอลิเเลคติคเอซิดสามารถให้ค่าความเหนียวจากการดัดงอ ซึ่งคำนวณจากพื้นที่ใต้กราฟความเค้น-ความเครียด โดยมีค่าเพิ่มขึ้นสูงถึง 351 % ที่ 11280 ± 1522 กิโลจูล/ลูกบาศก์เมตร เทียบกับพอลิเเลคติคที่ไม่ได้เติมอนุภาคยางผงที่ 2501 ± 652 กิโลจูล/ลูกบาศก์เมตร เมื่อทำการทดสอบเเรงกระเเทกจะพบว่า ความเเข็งเเรงจากเเรงกระเเทกเพิ่มขึ้นสูงสุดเมื่อเติมยางผงที่ 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักต่อน้ำหนักรวม โดยมีค่าเพิ่มขึ้นสูงถึง 348% ที่ 33.4 ± 5.6 กิโลจูล/ตารางเมตร เมื่อเทียบกับพอลิเเลคติคเเอซิดที่ไม่ได้เติมยางผงที่ 9.6 ± 0.3 กิโลจูล/ตารางเมตร สมบัติการสลายตัวทางความร้อนที่ 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักรวมของวัสดุเชิงประกอบพอลิเเลคติคเอซิดมีค่าที่เพิ่มสูงขึ้น 25 องศาเซลเซียส เมื่อเติมอนุภาคยางผงเพิ่มขึ้นโดยที่ไม่ได้ส่งผลต่ออุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายเเก้วของวัสดุเชิงประกอบ นอกจากนี้ภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราดบนพื้นผิวชิ้นงานที่เเตกหักเเสดงให้เห็นถึงกลไกการเกิดโพรงภายในอนุภาคยางเเละรอยร้าวเเละรอยร้าวหลายรอยที่เป็นผลจากอนุภาคยางช่วยเพิ่มความเหนียวในพอลิเเลคติคเอซิด ในท้ายที่สุดการวิจัยเเสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของอนุภาคยางผงที่สามารถกระจายตัวได้ดีในพอลิเเลคติคเอซิดเเมทริกซ์ ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการเพิ่มความเหนียวของวัสดุพอลิเมอร์ได้
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Rimdusit, Panyawutthi, "Ultrafine fully vulcanized natural rubber modified by grafting with methyl methacrylate monomer as toughening modifiers for polylactic acid" (2024). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11992.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11992