Preparation of sawdust poly composites

ก

รหสโครงการ SUT7-710-58-18-08

รายงานการวจย

การเตรยมพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยกบพอลบวธลนซคซเนต (Preparation of sawdust/poly (butylene succinate) composites)

ไดรบทนอดหนนการวจยจาก มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ผลงานวจยนเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

ข

รหสโครงการ SUT7-710-58-18-08

รายงานการวจย

การเตรยมพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยกบพอลบวธลนซคซเนต (Preparation of sawdust/poly (butylene succinate) composites)

คณะผวจย หวหนาโครงการ

รองศาสตราจารย ดร. กษมา จารก าจร สาขาวชาวศวกรรมพอลเมอร ส านกวชาวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ไดรบทนอดหนนการวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ปงบประมาณ พ.ศ. 2558

ผลงานวจยนเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

กรกฎาคม 2562

ก

กตตกรรมประกาศ

การวจยเรอง การเตรยมพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยกบพอลบวธลนซคซเนต ซงไดรบทนอดหนนการวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ปงบประมาณ 2558 ผวจยขอขอบคณผชวยวจย นางสาวรพศา จารปญญาชพ และเจาหนาทศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลยสรนาร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร นอกจากน ผวจยขอขอบคณ บรษทคลาเรยนท เคมคอล (ประเทศไทย) จ ากด ทใหความอนเคราะหแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต (Exolit AP 765, Clariant) และโรงเลอยหวทะเล จงหวดนครราชสมา ทใหความอนเคราะหผงขเลอย (Albizia lebbeck Benth)

ข

บทคดยอ

ผลของปรมาณของผงขเลอยตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอนและสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกวเคราะห ปรมาณผงขเลอยคอ 10 20 30 และ 40 เปอรเซนตโดยน าหนก ความตานทานตอแรงดง ความยดสงสด ณ จดขาด ความตานทานตอแรงกระแทก ความตานทานตอการตดไฟ และความเสถยรตอรอนลดลงเมอปรมาณผงขเลอยเพมขน ในขณะทมอดลสแรงดงเพมขน พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทมปรมาณผงขเลอย 30 เปอรเซนตโดยน าหนกแสดงสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ ความเสถยรตอความรอนทเหมาะสมทสด ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงใหเหนถงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตถกน ามาใชเปนสารหนวงไฟทปรมาณ 10 20 และ 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท สมบตความตานทานตอการตดไฟและมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทถกปรบปรงเมอเพมปรมาณของสารหนวงไฟ ในขณะทความตานทานตอแรงดง การยดสงสด ณ จดขาด ความตานทานตอแรงกระแทกและความเสถยรตอความรอนลดลง ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงใหเหนการยดตดท อนเทอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยทผานและพอลบวธลนซคซเนตทมแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในปรมาณ 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทแสดงสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟและความเสถยรตอความรอนทเหมาะสมทสด นอกจากน มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตถกน ามาใชเปนสารชวยใหเขากนทปรมาณ 3 5 และ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท เมอเพมปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต ความตานทานตอแรงดง การยดสงสด ณ จดขาด และความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนอยางมนยส าคญ ในขณะทไมสงผลตอมอดลสแรงดงและสมบตความตานทานตอการตดไฟ แตอยางไรกตามความเสถยรตอความรอนลดลงเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขน ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงใหเหนไมเพยงแตการปรบปรงการยดตดท อนเตอรเฟสระหวางสารตวเตมและพอลบวธลนซคซเนต แตยงแสดงการกระจายตวทดของสารหนวงไฟและผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนต

ค

Abstract

Effect of sawdust content on mechanical, flame retarding, thermal and morphological properties of sawdust/poly (butylene succinate) (PBS) composites were examined. Sawdust contents were 10, 20, 30 and 40 wt%. Tensile strength, elongation at break, impact strength, flame retardancy and thermal stability of the composites were decreased with increasing untreated sawdust content while tensile modulus was increased. Sawdust/ PBS ( 30/ 70) composite showed the optimum mechanical properties, flame retardancy and thermal stability. SEM micrographs revealed poor interfacial adhesion between sawdust and PBS. Ammonium polyphosphate (APP) was used as a flame retardant at contents of 10, 20 and 30 phr. Flame retardancy and tensile modulus of the composites were improved with increasing APP content while tensile strength, elongation at break, impact strength and thermal stability were reduced. SEM micrographs showed the poor interfacial adhesion between APP and PBS matrix. Sawdust/PBS composite containing 20 phr of APP showed the optimum mechanical properties, flame retardancy and thermal stability. In addition, maleic anhydride grafted poly (butylene succinate) (PBS-g-MA) was used as a compatibilizer and its contents were 3, 5 and 10 phr. With increasing PBS-g-MA content, tensile strength, elongation at break and impact strength of the composites were improved while tensile modulus and flame retardancy were insignificantly changed. However, thermal stability of the composites was decreased when PBS- g- MA content was increased. SEM micrographs revealed not only the enhancement of interfacial adhesion between fillers and PBS matrix but also good distribution of flame retardants and sawdust in PBS.

ง

สารบญ

หนา

กตตกรรมประกาศ ก บทคคยอภาษาไทย ข บทคดยอภาษาองกฤษ ค สารบญ ง สารบญตาราง ช สารบญรปภาพ ซ บทท 1 บทน า 1 1.1 ความส าคญและทมาของปญหาทท าการวจย 1 1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 3 1.3 ขอบเขตของโครงการวจย 3 1.4 ประโยชนทไดรบจากการวจย 4 บทท 2 ภมหลง 5 2.1 คณลกษณะของไม 5 2.2 พอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลส และพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ 5 2.3 การปรบปรงความเขากนระหวางสารตวเตมเซลลโลส และพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ 8 2.4 การปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของ พอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลส และพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ 10 บทท 3 วสดและการทดลอง 13 3.1 วสด 13 3.2 การทดลอง 13 3.2.1 การเตรยมผงขเลอย 13 3.2.2 การเตรยมมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลน ซคซเนต 13 3.2.3 การวเคราะหสมบตของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟท พอลบวธลนซคซเนต 13 3.2.3.1 เปอรเซนตการกราฟท 13

จ

สารบญ (ตอ)

หนา

3.2.3.2 การวเคราะหหมฟงกชน 14 3.2.4 การเตรยมพอลเมอรคอมโพสท 14 3.2.5 การทดสอบสมบตของพอลเมอรคอมโพสท 15 3.2.5.1 สมบตทางกล 15 3.2.5.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ 15 3.2.5.3 สมบตทางความรอน 16 3.2.5.4 สณฐานวทยา 16 บทท 4 ผลและวเคราะหผลการทดลอง 17 4.1 ผลของปรมาณผงขเลอยตอสมบตทางกายภาพของพอลเมอร คอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต 17 4.1.1 สมบตทางกล 17 4.1.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ 20 4.1.3 สมบตทางความรอน 21 4.1.4 สณฐานวทยา 23 4.2 ผลของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตอสมบตทางกายภาพ ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนต 24 4.2.1 สมบตทางกล 24 4.2.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ 27 4.2.3 สมบตทางความรอน 28 4.2.4 สณฐานวทยา 31 4.3 ผลสารชวยใหเขากนตอสมบตทางกายภาพของพอลเมอร คอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทมการใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 32 4.3.1 การวเคราะหหมฟงกชนและเปอรเซนตการกราฟท ของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต 32 4.3.2 สมบตทางกล 33 4.3.3 สมบตความตานทานตอการตดไฟ 36 4.3.4 สมบตทางความรอน 37

ฉ

สารบญ (ตอ)

หนา

4.3.5 สณฐานวทยา 40 บทท 5 สรปผลการทดลอง 43 บรรณานกรม 44 ประวตผวจย 47

ช

สารบญตาราง

ตารางท หนา

2.1 องคประกอบทางเคมของไม 5 4.1 สมบตทางกลของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ 19 4.2 อตราการเผาไหมของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ 20 4.3 อณหภมการเสอมสภาพทางความรอนของพอลบวธลนซคซเนต ผงขเลอย และพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณผงขเลอยตางๆ 21 4.4 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ 26 4.5 อตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ 28 4.6 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ 30 4.7 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณ มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ 35 4.8 อตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ 37 4.9 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณ มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ 39

ซ

สารบญรปภาพ

รปท หนา

2.1 โครงสรางทางเคมของ (a) เซลลโลส (b) เฮมเซลลโลส และ (c) ลกนน 6 4.1 สมบตความตานทานตอแรงดงของพอลบวธลนซคซเนตและ พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณผงขเลอยตางๆ (a) ความตานทาน ตอแรงดงและมอดลสแรงดง (b) ความยดสงสด ณ จดขาด และความตานทานตอแรงกระแทก 18 4.2 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลบวธลนซคซเนต ผงขเลอย และพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณผงขเลอยตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA 22 4.3 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอร คอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณ ผงขเลอยตางๆทก าลงขยาย 100 เทา (a) 90PBS/10sawdust (b) 80PBS/20sawdust (c) 70PBS/30sawdust (d) 60PBS/40sawdust 23 4.4 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ (a) ความตานทานตอแรงดง และมอดลสแรงดง และ (b) ความยดสงสด ณ จดขาดและ ความตานทานตอแรงกระแทก 25 4.5 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA 29 4.6 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหก จากแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ ทก าลงขยาย 1000 เทา (a) 10APP (b) 20APP และ (c) 30APP 31 4.7 อนพนธล าดบสองของ IR สเปกตรมของพอลบวธลนซคซเนต มาเลอกแอนไฮไดรดและมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต 32

ฌ

สารบญรปภาพ (ตอ)

รปท หนา

4.8 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ (a) ความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดง และ (b) ความยดสงสด ณ จดขาดและความตานทานตอแรงกระแทก 34 4.9 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณ มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA 38 4.10 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม

พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ ทก าลงขยาย 100 เทา (a) 20APP (b) 20APP_3C (c) 20APP_5C และ (c) 20APP_10C 41 4.11 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม

พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ ทก าลงขยาย 1000 เทา (a) 20APP (b) 20APP_3C (c) 20APP_5C และ (c) 20APP_10C 42

1

บทท 1 บทน า

1.1 ความส าคญและทมาของปญหาทท าการวจย ในปจจบน มการใชงานผลตภณฑทผลตจากพอลเมอรกนอยางแพรหลาย แตเนองจากพอลเมอรมการสลายตวชาภายใตสภาวะแวดลอมจงกอใหเกดปญหาตอสงแวดลอม การใชพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ (Biodegradable polymer) เปนทางเลอกหนงในการแกปญหาน พอลบวธลนซคซเนต (Poly (butylene succinate)) เปนพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพชนดหนงทไดรบความสนใจเปนอยางมาก เนองจากมความเหนยวสง (High toughness) การขนรปงาย (Good processability) และมสมบตทางความรอน (Thermal properties) ทด (Dorez และคณะ, 2013) แตอยางไรกตามพอลบวธลนซคซเนตนนมราคาสงจงมการใชงานทจ ากด การใสสารตวเตมเซลลโลส (Lignocellulosic fillers) เปนแนวทางหนงทนยมใชในการลดตนทน นอกจากนเมอเปรยบเทยบกบสารตวเตมสงเคราะห (Synthetic filler) เชน เสนใยแกว (Glass fiber) และสารตวเตมอนนทรย (Inorganic filler) สารตวเตมเซลลโลสนนมราคาถกกวาและสามารถยอยสลายไดทางชวภาพจงเปนมตรกบสงแวดลอม ผงขเลอยเปนสารตวเตมเซลลโลสชนดหนงทไดจากอตสาหกรรมการแปรรปไมซงมการน าไปใชประโยชนนอย เชน ใชเปนเชอเพลงและน ามาท าเปนไมอด ดงนนการน าผงขเลอยมาใชเปนสารตวเตมในการผลตวสดคอมโพสทจงเปนอกแนวทางหนงในการเพมมลคาใหกบผงขเลอย แตอยางไรกตามขอจ ากดทส าคญของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต คอ ความไวตอการตดไฟสง (Nie และคณะ, 2012) ซงเปนปญหาส าคญทจ ากดขอบเขตการใชงานพอลเมอรคอมโพสทน การปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทโดยการเตมสารหนวงไฟ (Flame retardant) เปนวธทนยมใชกนมากและมประสทธภาพ สารหนวงไฟชนดไมมสารฮาโลเจน (Halogen free flame retardant) ไดรบความสนใจเพมมากขนเนองจากมประสทธภาพสงและไมมพษ สารหนวงไฟประเภทนทนยมใชโดยทวไป เชน สารประกอบฟอสฟอรส (Phosphorus compounds) เมเทลไฮดรอกไซด (Metal hydroxide) สารประกอบโบรอน (Boron compound) สารประกอบไนโตรเจน (Nitrogen compounds) เปนตน แอมโมเนยมพอลฟอสเฟต (Ammonium polyphosphate) เปนสารหนวงไฟประเภทสารประกอบฟอสฟอรสทนยมใชกนอยางกวางขวางเนองจากมประสทธภาพสงในการปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอร กระบวนการเสอมสภาพ (Decomposition process) ของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตสามารถอธบายดงสมการท 1.1 และ 1.2 สารหนวงไฟประเภทนเมอเกดการเผาไหมจะมการสรางชนปองกนบนพนผวของพอลเมอรเพอกนไฟออกจากพอลเมอรซงเปนเชอเพลง (Samyn และคณะ, 2007) สารหนวงไฟชนดนมความนาสนใจ เนองจากมควนนอยและไมมสารพษ (Nontoxic) จงเปนมตรกบสงแวดลอม (Ashton, 2005)

2

(NH4PO3)n (HPO3)n + nNH3 (1.1)

(HPO3)n + Carbon source + H3PO4 (1.2)

ขอดอยอกประการหนงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต คอการยดตดบรเวณอนเตอรเฟส (Interfacial adhesion) ทไมดระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (Thirmizir และคณะ, 2011) ซงสงผลใหพอลเมอรคอมโพสทมสมบตทางกลทไมด การปรบปรงความไมเขากนของพอลเมอรคอมโพสทนนมดวยกนหลายวธ เชน การดดแปรเมทรกซ (Matrix modification) (Arbelaiz และคณะ , 2006) การดดแปรพนผวของสารตวเตม (Filler surface treatment) (Nam และคณะ, 2011) และการเตมสารชวยใหเขากน (Adding compatibilizer) (Kim และคณะ, 2011) เปนตน การใชสารชวยใหเขากนเปนวธการทนยมใชมาก เนองจากสะดวกและมประสทธภาพมาก มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต (Maleic anhydride grafted poly (butylene succinate)) เปนสารชวยใหเขากนทนยมใชกนโดยทวไปมประสทธภาพมากในการปรบปรงความเขากนไดระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลบวธลนซคซเนต Thirmizir และคณะพบวาการใสสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตท าใหการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางเสนใยปอแกวและพอลบวธลนซคซเนตเพมขน ซงสงผลใหสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทดขน (Thirmizir และคณะ, 2011) จดประสงคของโครงการวจยนเพอศกษาผลของปรมาณผงขเลอยตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตและศกษาผลของสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต นอกจากนมการศกษาผลของปรมาณสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอนและสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสท

1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 1.2.1 เพอศกษาผลของปรมาณผงขเลอยตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตด

ไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอล บวธลนซคซเนต

1.2.2 เพอศกษาผลของสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต

250°C

360-420°C C

3

1.2.3 เพอศกษาผลของสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต

1.3 ขอบเขตของโครงการวจย ในการวจยน มการศกษาผลของปรมาณผงขเลอยตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ปรมาณผงขเลอยทใชคอ 10 20 30 และ 40 เปอรเซนตโดยน าหนก โดยเตรยมพอลเมอรคอมโพสทดวยเครองอดรดชนดสกรคและขนรปชนงานทดสอบดวยเครองฉด จากสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และสมบตทางความรอน เลอกพอลเมอรคอมโพสททมสมบตทเหมาะสมทสดไปศกษาผลของสารหนวงไฟตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสท แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเปนสารหนวงไฟส าหรบพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวทลนซคซนเนต ปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทใชคอ 10 20 และ 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท มการศกษาสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอน และสณฐานวทยาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบว ธลนซคซเนต จากนนเลอกพอลเมอรคอมโพสททมสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และสมบตทางความรอนทดทสดไปศกษาผลของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตอสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และสมบตทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวทลนซคซนเนต โดยปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตคอ 3 5 และ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท

1.4 ประโยชนทไดรบจากการวจย 1.4.1 น าไปสการผลตเชงพาณชย 1.4.2 เปนการพฒนาทางดานวทยาศาสตรและเทคโนโลยวสดของประเทศอยางตอเนอง

1.4.3 เปนการพฒนานกวจยรนใหมใหสามารถเรมการวจยและพฒนาได และด าเนนการวจยตอไปไดอยางตอเนองในระยะยาว 1.4.4 กอใหเกดนโยบายและมาตรการทจงใจและเออตอการตอการลงทนของอตสาหกรรมพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ 1.4.5 กอใหเกดนโยบายและมาตรการสนบสนนการเรงรด พฒนาตอยอด และสรางเทคโนโลยการผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ 1.4.6 เกดอตสาหกรรมใหมและธรกจนวตกรรมดานพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพ 1.4.7 เกดการสรางมลคาใหม (Value creation) และสรางมลคาเพม (Value-added) ท

4

ใชเปนวตถดบในการผลตพลาสตกยอยสลายไดทางชวภาพและผงขเลอยซงเปนวสดทเหลอจากการแปรรปไม 1.4.8 ไดเอกสารทางวชาการทตพมพในระดบประเทศหรอระดบนานาชาต

5

บทท 2 ภมหลง

2.1 คณลกษณะของไม ไมจดเปนวสดเซลลโลส (Lignocellulosic material) ซงประกอบดวยสามองคประกอบหลก คอ เซลลโลส (Cellulose) เฮมเซลลโลส (Hemicellulose) และลกนน (Lignin) องคประกอบทางเคมของไมเนอแขง (Hardwood) และไมเนอออน (Soft wood) แสดงในตารางท 2.1 เซลลโลสเปนองคประกอบหลกซงใหความแขงแรงและความคงรปแกไม เซลลโลสประกอบดวยหนวยกลโคสและเชอมกนดวยพนธะไกลโคซดก (Glycosidic bonds) (Hendriks และ Zeeman, 2009) ดงแสดงในรปท 2.1 (a) เฮมเซลลโลสเปนโครงสรางคารโบไฮเดรททซบซอน ซงประกอบไปดวยเพนโทส (Pentose) เฮกโซส (Hexose) และกรดน าตาล (Sugar acid) ดงแสดงในรปท 2.1 (b) เฮมเซลลโลสมน าหนกโมเลกลต ากวาเซลลโลสและมกงทมสายโซสนจงงายตอการไฮโดรไลซส (Hydrolysis) (Hendriks และ Zeeman, 2009) ลกนนเปนวสดทยดเสนใยเซลลโลสเขาดวยกน ลกนน ประกอบไปดวยหนวยฟนลโพรเพน (Phenylpropane units) ทแตกตางกนสามชนด คอ คมารล (Coumaryl) โคนเฟอรล (Coniferyl) และไซนาพล (Sinapyl) ดงแสดงในรปท 2.1 (c) หนาทหลกของลกนนคอการรกษาโครงสรางของไมและตานทานตอจลนทรย

ตาราง 2.1 องคประกอบทางเคมของไม (Kozlowski and Przybylak, 2008).

ชนด เซลลโลส

(เปอรเซนต) เฮมเซลลโลส (เปอรเซนต)

ลกนน (เปอรเซนต)

ไมเนอแขง 38-49 19-26 23-30 ไมเนอออน 40-45 7-14 25-35

2.2 พอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทสามารถยอยสลายได ทางชวภาพ พอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดทางชวภาพ (Biodegradable polymer) เปนวสดคอมโพสททไดรบความสนใจเปนอยางมาก เนองจากเปนวสดทสามารถขนรปได เหมอนกระบวนการขนรปพอลเมอรโดยทวไป มสมบตทางกล (Mechanical properties) ทด และสามารถยอยสลายไดทางชวภาพจง ไมส งผลกระทบตอสงแวดลอม

6

รปท 2.1 โครงสรางทางเคมของ (a) เซลลโลส (b) เฮมเซลลโลส และ (c) ลกนน (Pandey, 1999).

Kim Yang และ Kim (2005) ศกษาผลของปรมาณผงแกลบ (Rice husk flour) และผงไม (Wood flour) ตอความตานทานตอแรงดง (Tensile strength) และความตานทานตอแรงกระแทก (Impact strength) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงแกลบและพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลบวธลนซคซเนต โดยปรมาณสารตวเตมทใชคอ 10 ถง 40 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาเมอปรมาณผงแกลบและผงไมเพมขนคาความตานทานตอแรงดงและความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทมคาลดลง เนองจากความไมเขากนระหวางสารตวเตมและพอลเมอรเมทรกซ นอกจากนพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลบวธลนซคซเนตมคาความตานทานตอแรงดงทสงกวาเมอเปรยบเทยบกบพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงแกลบและพอล

7

บวธลนซคซเนต เปนผลเนองมาจากผงไมมปรมาณโฮโลเซลลโลสและลกนนมาก กวาผงแกลบ ซงองคประกอบทางเคมของสารตวเตมสงผลตอความแขงแรงของสารตวเตมเซลลโลส Lee และ Seo (2008) ศกษาผลของปรมาณเสนใยสาหรายสแดง (Red algae fiber) ตอสมบตความตานทานตอแรงดด (Flexural properties) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยสาหรายสแดงและพอลบวธลนซคซเนต โดยท าการศกษาทปรมาณเสนใย 20 ถง 60 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวามอดลสแรงดด (Flexural modulus) มคาเพมขนเมอปรมาณเสนใยเพมขนจนถง 50 เปอรเซนตโดยน าหนก และลดลงเมอปรมาณเสนใยเพมขนถง 60 เปอรเซนตโดยน าหนก เนองจากการมปรมาณทไมเพยงพอของพอลบวธลนซคซเนตรอบเสนใย นอกจากนเมอมปรมาณเสนใยเพมขนคาความตานทานตอแรงดด (Flexural strength) ของพอลเมอรคอมโพสทมคาเพมขน และมคาลดลดทปรมาณเสนใย 50 และ 60 เปอรเซนตโดยน าหนก เนองจากการมปรมาณทไมเพยงพอของพอลบวธลนซคซเนตรอบเสนใย Liu และคณะ (2009) ศกษาผลของปรมาณเสนใยปอกระเจา (Jute fiber) ตอสมบตความตานทานตอแรงดง (Tensile properties) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปอกระเจาและ พอลบวธลนซคซเนต โดยศกษาทปรมาณเสนใย 0 ถง 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดง (Tensile modulus) มคาเพมขนเมอปรมาณเสนใยเพมขนจาก 0 ถง 20 เปอรเซนตโดยน าหนก และลดลงเลกนอยทปรมาณเสนใย 30 เปอรเซนตโดยน าหนก การเพมขนของความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดงในชวงแรกนนนาจะเกดจากการสงผานและกระจายแรงทสม าเสมอระหวางเสนใยและพอลเมอรเมทรกซ แตเมอปรมาณเสนใยมากขนท าใหเรมเกดรอยราว (Crack initiation) และมการกระจายแรงทไมสม าเสมอจงสงผลใหคาความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทมคาลดลง ในขณะทความยดสงสด ณ จดขาด (Elongation at break) มคาลดลงตามการเพมขนของปรมาณเสนใย เนองจากเสนใยท าใหพอลเมอรคอมโพสทมความแขง (Stiffness) เพมขน จงท าใหการยดของพอลเมอรคอมโพสทเปนไปไดอยางจ ากด Thirmizir และคณะ (2011) ศกษาผลของปรมาณเสนใยจากปอแกว (Kenaf bast fiber) ตอสมบตความตานทานตอแรงดด และความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยจากเยอปอแกวและพอลบวธลนซคซเนต โดยท าการศกษาทปรมาณเสนใย 10 ถง 40 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาทปรมาณเสนใย 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พอลเมอรคอมโพสทมคาความตานทานตอแรงดดสงทสด (Optimum flexural strength) ในขณะทคามอดลสแรงดดของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนตามปรมาณการเพมขนของเสนใย นอกจากนเมอมการเพมขนของปรมาณเสนใย สมบตความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทมคาลดลง เนองจากการมความแขงทเพมขนของพอลเมอรคอมโพสทเมอมการใสเสนใย

8

2.3 การปรบปรงความเขากนระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทยอยสลายไดทาง ชวภาพ โดยทวไปปญหาทพบในพอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ คอความไมเขากนระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ การปรบปรงความไมเขากนของพอลเมอรคอมโพสทนนมดวยกนหลายวธ เชน การดดแปรเมทรกซ (Matrix modification) การดดแปรพนผวของสารตวเตม (Filler surface treatment) และการเตมสารชวยใหเขากน (Addition of compatibilizer) เปนตน Lee และ Ohkita (2003) ศกษาผลของสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลคารโปรแลคโทน (Maleic anhydride grafted polycaprolactone) ตอสมบตความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลคาโปรแลคโทน (Polycaprolactone) โดยปรมาณสารชวยใหเขากนทใชคอ 0 ถง 10 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาการใชสารชวยใหเขากนสงผลใหคาความตานทานตอแรงดงเพมขนจาก 13 เปน 27 เมกกะปาสคาลและมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนจาก 581 เปน 1011 เมกกะปาสคาล คาความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณสารชวยใหเขากนเพมขน และคาความตานทานตอแรงดงมคาสงสดเมอใสสารชวยใหเขากน 10 เปอรเซนตโดยน าหนก การเพมขนของสมบตความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทนนเปนผลมาจากการเพมขนของการยดตดบรเวณอนเตอรเฟส (Interfacial adhesion) ระหวางผงไมกบพอลเมอร นอกจากนยงพบวาเมอปรมาณผงไมเพมขนสงผลใหความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนในขณะทการยดสงสด ณ จดขาดลดลง Arbelaiz และคณะ (2006) ศกษาผลของการปรบปรงพอลเมอรเมทรกซตอสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนน (Flax fiber) และพอลคารโปรแลคโทน ปรมาณเสนใยทใชคอ 30 เปอรเซนตโดยน าหนก โดยดดแปรพอลคารโปรแลคโทนดวยมาเลอกแอนไฮไดรด (Maleic anhydride) 4.5 เปอรเซนตโดยน าหนก และใชไดควมล เปอรออกไซด (Dicumyl peroxide) ซงเปนสารรเรมปฏกรยา (Initiator) 0.4 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาการดดแปรพอลคารโปรแลคโทนดวยมาเลอกแอนไฮไดรดเพมคาความตานทานตอแรงดง ความยดสงสด ณ จดขาด มอดลสแรงดง ความตานทานตอแรงดดและมอดลสแรงดดของพอลเมอรคอมโพสทเมอเปรยบเทยบกบพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนนและพอลคารโปรแลคโทนอยางมนยส าคญ Kim และคณะ (2011) ศกษาผลของชนดของสารชวยใหเขากนตอสมบตความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลบวธลนซคซเนต โดยปรมาณผงไมทใชคอ 30 เปอรเซนตโดยน าหนก และใชสารชวยใหเขากนสามชนดคอ มาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอล โพรพลน (Maleic anhydride grafted polypropylene) มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลสไตรรน-เอทลน-บวทลน-สไตรรน ไตรบลอกโคพอลเมอร (Maleic anhydride grafted poly(styrene-b-ethylene-co-butylene-b-styrene) triblock copolymer) และมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอล

9

บวธลนซคซเนต (Maleic anhydride grafted poly (butylene succinate)) ทปรมาณของสารชวยใหเขากน 3 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาพอลเมอรคอมโพสททใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟท พอลบวธลนซคซเนตมคาความตานทานตอแรงดงทสงกวาพอลเมอรคอมโพสททใสมาเลอกแอน ไฮไดรดกราฟทพอลโพรพลนหรอมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลสไตรรน-เอทลน-บวทลน-สไตรรน ไตรบลอกโคพอลเมอร ซงเปนผลมาจากสวนของพอลโพรพลนและพอลสไตรรน-เอททลน-บวทลน-สไตรรน ไตรบลอกโคพอลเมอรในสารชวยใหเขากนนนไมเขากนกบพอลบวธลน ซคซเนต นอกจากนยงพบวาอณหภมการโกงงอ (Heat deflection temperature) แสดงผลไปในทางเดยวกนกบสมบตความตานทานตอแรงดง นนคอการใชมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต สงผลใหพอลเมอรคอมโพสทมอณหภมการโกงงอทสงกวาพอลเมอรคอมโพสททมการใชมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลโพรพลนและมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลสไตรรน -เอทลน-บวทลน-สไตรรน ไตรบลอกโคพอลเมอร Nam และคณะ (2011) ศกษาผลของปรมาณเสนใยและการดดแปรอลคาไลน (Alkali treatment) ตอสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยจากเปลอกมะพราว (Coir fiber) และพอลบวธลนซคซเนต ปรมาณเสนใยทใชคอ 10 ถง 30 เปอรเซนตโดยน าหนก โดยดดแปรเสนใยดวยสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดทมความเขมขน 5 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาเมอปรมาณเสนใยเพมขน ความตานทานตอแรงดง มอดลสแรงดง ความตานทานตอแรงดด และมอดลสแรงดดของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน ในขณะทความยดสงสด ณ จดขาดลดลง นอกจากนการดดแปร อลคาไลนเพมความตานทานตอแรงดง ความยดสงสด ณ จดขาด มอดลสแรงดง ความตานทานตอ แรงดดและมอดลสแรงดดของพอลเมอรคอมโพสทอยางมนยส าคญ ภาพจากกลองจลทรรศน อเลคตรอนแบบสองกราดแสดงใหถงการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางเสนใยจากเปลอกมะพราวทผานการดดแปรอลคาไลน (Alkali treated coir fiber) และพอลบวธลนซคซเนต Nyambo และคณะ (2011) ศกษาสมบตความตานทานตอแรงดงและสมบตทางความรอน (Thermal properties) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางฟางขาวสาล (Wheat straw) และพอลแลคตคแอซด (Poly(lactic acid)) โดยปรมาณฟางขาวทใชในการศกษาน คอ 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาเมอมการใสฟางขาวลงในพอลแลคตคแอซดสงผลใหคาความตานทานตอแรงดงและความยดสงสด ณ จดขาดลดลงเมอเปรยบกบพอลแลคตดแอซดทไมใสฟางขาวในขณะทมอดลสแรงดงเพมขน นอกจากนการใสฟางขาวยงสงผลใหความเสถยรตอความรอน (Thermal stability) ของพอลเมอรคอมโพสทมคาลดลงอกดวย และเมอใสสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลแลคตดแอซด (Maleic anhydride grafted poly(lactic acid)) ทปรมาณ 3 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาคาความตานทานตอแรงดงและความยดสงสด ณ จดขาดของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอเปรยบเทยบกบคอมโพสททไมใสสารชวยใหเขากน แตไมสงผลตอคามอดลสแรงดง และเมอปรมาณสารชวยใหกนเพมขนเปน 5 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาปรมาณสารชวยใหเขากนไมสงผลตอสมบตความตานทานตอแรงดงและความเสถยรตอความรอนของ พอลเมอรคอมโพสท

10

เนองจากทปรมาณสารชวยใหเขา 3 เปอรเซนตโดยน าหนกเปนจดอมตวบรเวณอนเตอรเฟส (Interfacial saturated point) ดงนนเมอปรมาณสารชวยใหกนเพมขนเปน 5 เปอรเซนตโดยน าหนกจงไมสงผลตอสมบตความตานทานตอแรงดงและความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสท Thirmizir และคณะ (2011) ศกษาผลของสารชวยใหเขากนตอสมบตความตานทานตอแรงดดและความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยจากเยอปอแกวและ พอลบวธลนซคซเนต โดยใชสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต โดยท าการศกษาทปรมาณเสนใย 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาการใชสารชวยใหเขากนสงผลใหคาความตานทานตอแรงดงและความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน เนองจากการมการยดตด (Adhesion) ทดระหวางเสนใยและพอลเมอร นอกจากนยงมการศกษาผลของปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดในสารชวยใหเขากนทสดสวน 3 5 7 และ 10 สวนตอรอยสวนของเรซน (Part per hundred resin) ตอสมบตความตานทานตอแรงดดและความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยจากเยอปอแกวและพอลบวธลนซคซเนต พบวาความตานทานตอแรงดงและความตานทานตอแรงกระแทกเพมขนเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดในสารชวยใหเขากนเพมขนและมคาสงสดทปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรด 5 สวนตอรอยสวนของเรซน เมอมปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดในสารชวยใหเขากนมากกวา 5 สวนตอรอยสวนของเรซน สงผลใหความตานทานตอแรงดงและความตานทานตอแรงกระแทกลดลง ซงเปนผลเนองมาจากการมปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดทเหลอมากเกนไปสงผลใหเกดการตดสายโซพอลเมอร (Chain scission) จงสงผลใหสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทลดลง

2.4 การปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตว เตมเซลลโลสและพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพ พอลเมอรคอมโพสทระหวางสารตวเตมเซลลโลสและพอลเมอรทยอยสลายไดทางชวภาพนนเปนวสดทตดไฟไดด จงเปนขอจ ากดในการใชงานในหลายๆ ดาน การปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของวสดคอมโพสท ท าไดโดยการเตมสารหนวงไฟ (Flame retardant) ซงวธทนยมใชกนมากและมประสทธภาพ สารหนวงไฟชนดไมมสารฮาโลเจน (Halogen free flame retardant) เปนสารหนวงไฟทนยมใชเนองจากมประสทธภาพสงและไมมพษ สารหนวงไฟประเภทนสามารถแบงไดเปนหลายประเภท เชน สารประกอบฟอสฟอรส (Phosphorus compounds) เมเทลไฮดรอกไซด (Metal hydroxide) สารประกอบโบรอน (Boron compound) สารประกอบไนโตรเจน (Nitrogen compounds) เปนตน Choi และคณะ (2009) ศกษาผลของสารหนวงไฟตอสมบตทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลแลคตคแอซด โดยสารหนวงไฟทใชในการศกษานคอ เมลามนไพโรฟอสเฟต (Melamine pyrophosphate) โดยใชปรมาณผงไม 30 เปอรเซนตโดยน าหนก และใช

11

ปรมาณสารหนวงไฟ 10 สวนตอรอยสวนของเรซน พบวาในชวงอณหภมต าพอลเมอรคอมโพสททใสเมลามนไพโรฟอสเฟต มการลดลงของน าหนก (Weight loss) ทเรวกวาพอลเมอรคอมไพสททไมใสเมลามนไพโรฟอสเฟต แตเมออณหภมสงกวา 350 องศาเซลเซยส พอลเมอรคอมโพสททใสเมลามนไพโรฟอสเฟตมการลดลงของน าหนกทชาลง ซงแสดงถงกลไกความตานทานการตดไฟทดของเมลามนไพโรฟอสเฟต Shumao และคณะ (2010) ศกษาผลของสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต (Ammonium polyphosphate) ตอสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานราม (Ramie fiber) และพอลแลคตคแอซด โดยศกษาปรมาณออกซเจนทพอลเมอรตองการใชในการเผาไหม (Limiting oxygen index) และการลกลามไฟของพอลเมอร (UL-94) จากการศกษาพบวาพอลแลคตคแอซดและเสนใยปานรามนนเปนวสดตดไฟงาย เมอน าเสนใยปานรามมาใสในพอลแลคตคแอซด จงสงผลใหพอลเมอรคอมโพสทตดไฟงายเชนกน เมอมการใชสารหนวงไฟพบวาสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตมประสทธภาพในการปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสท นอกจากนยงมการเปรยบเทยบระหวางการใสสารหนวงไฟลงไปโดยตรงกบการดดแปรเสนใยดวยสารหนวงไฟตอสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสท ซงพบวาการใสสารหนวงไฟลงไปโดยตรงมประสทธภาพมากกวา โดยปรมาณออกซเจนทพอลเมอรตองการใชในการเผาไหม เพมขนจาก 25 เปน 28.1 เมอมการใสสารหนวงไฟ นอกจากนพอลเมอรคอมโพสททใสสารหนวงไฟลงไปโดยตรงยงถกจดอยในระดบ V-0 ในการทดสอบการลกลามไฟของพอลเมอรในขณะทการปรบปรงเสนใยดวยสารหนวงไฟไมถกจดอยในระดบใดเลย Nie และคณะ (2012) ศกษาผลของสารหนวงไฟตอสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยไผ (Bamboo fiber) และพอลบวธลนซคซเนต โดยใชไมโครเอนแคปซเลตแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต (Microencapsulated ammonium polyphosphate) เปนสารหนวงไฟ โดยปรมาณสารหนวงไฟทใชคอ 20 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาพอลเมอรคอมโพสททใสสารหนวงไฟ ปรมาณออกซเจนทพอลเมอรตองการใชในการเผาไหมนนเพมขน 50 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบพอลเมอรคอมโพสททไมไดใสสารหนวงไฟ และมอตราการปลอยความรอนสงสด (Peak heat release rate) และการปลดปลอยความรอนทงหมด (Total heat release) ลดลง โดยอตราการปลอยความรอนสงสงของคอมโพสทลดลงจาก 443.2 เปน 236.2 กโลวตตตอตารางเมตร และการปลอยความรอนทงหมดจาก 62.0 เปน 36.1 กโลวตตตอตารางเมตร Dorez และคณะ (2013) ศกษาสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนนและพอลบวธลนซคซเนต โดยปรมาณเสนใยทใชคอ 0 ถง 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาการใสเสนใยในพอลบวธลนซคซเนตสงผลใหเวลาในการตดไฟ (Ignition time) ลดลงและลดลงมากขนเมอปรมาณเสนใยเพมขน ซงแสดงใหเหนวาพอลเมอรคอมโพสทตดไฟไดงายขน แตเมอพจารณาทอตราการปลอยความรอนสงสดพบวาทปรมาณเสนใยมากกวา 10 เปอรเซนตโดยน าหนก อตราการปลอยความรอนสงสดของพอลเมอรคอมโพสทมคาลดลง เนองจากการสลายตวของ

12

เสนใยน าไปสการกอตวของชนปองกนคารบอน (Cabon protective layer) ซงท าหนาทกนพอลเมอรออกจากไฟและออกซเจน นอกจากนเมอมการเตมสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทปรมาณ 5 เปอรเซนตโดยน าหนกลงในพอลเมอรคอมโพสทสงผลใหอตราการปลอยความรอนสงสดของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางมนยส าคญเนองจากการกอตวของชนปองกนคารบอน Dorez และคณะ (2014) ศกษาผลของสารหนวงไฟตอสมบตทางความรอนและสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนนและพอลบวธลนซคซเนต ทปรมาณเสนใย 30 เปอรเซนตโดยน าหนกและใชแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเปนสารหนวงไฟทปรมาณ 3 ถง 15 เปอรเซนตโดยน าหนก พบวาการใสเสนใยปานลนนลงในพอลบวธลนซคซเนต สงผลใหความเสถยรตอความรอนและเวลาทใชในการตดไฟของพอลบวธลนซคซเนตลดลง แตอตราการปลอยความรอนสงสดเพมขน เนองจากเสนใยมความเสถยรตอความรอนทต าและการตดไฟงาย เมอมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตลงในพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนนและพอลบวธลนซคซเนตสงผลใหอตราการปลอยความรอนสงสดของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางมนยส าคญ เนองจากการสรางชนปองของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต ซงท าหนาทกนพอลเมอรคอมโพสทออกจากไฟและออกซเจน

13

บทท 3 วสดและการทดลอง

3.1 วสด พอลบวธลนซคซเนต (Poly (butylene succinate)) เกรด FZ71PD จากบรษท พทท เอมซ

ซ ไบโอเคม จ ากด ผงขเลอยอนเดยนวอลนท (Albizia lebbeck Benth) ไดรบจากโรงเลอยหวทะเล จงหวดนครราชสมา แอมโมเนยมพอลฟอสเฟต (Ammonium polyphosphate, Exolit® AP 765 (TP), ขนาดอนภาค 8 ไมโครเมตร) ไดรบจากบรษท คลาเรยนท เคมคอล (ประเทศไทย) จ ากด ไดควมล เปอรออกไซด (Dicumyl peroxide, 99%, ACROS Organics™) และ มาเลอกแอนไฮไดรด (Maleic anhydride, 99%, ACROS Organics™) จากบรษท อตลมาร ประเทศไทย จ ากด

3.2 การทดลอง 3.2.1 การเตรยมผงขเลอย รอนผงขเลอยดวยตะแกรงขนาด 40 เมซ (Mesh) และอบทอณหภม 60 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง 3.2.2 การเตรยมมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต การเตรยมมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทบวทลนซคซเนต โดยการน าบวธลนซคซเนต มาเลอกแอนไฮไดรด และไดควมล เปอรออกไซดผสมกนกอน ทสดสวน 100 10 และ 1 สวนในหนงรอยสวนของเรซน (Part per hundred resin) ตามล าดบ จากนนจงน าสวนผสมทงหมดผสมโดยใชเครองผสมภายใน (Internal mixer, Hakke Rheomix, 3000P) ทอณหภม 140 องศาเซลเซยส เปนเวลา 5 นาท ทความเรวรอบ 50 รอบตอนาท (Thirmizir และคณะ, 2011) การท ามาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตใหบรสทธดวยการละลายมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตดวยคลอโรฟอรม น าสารละลายทไดไปตกตะกอนดวยเมทานอลแลวจงน าไปกรอง จากนนน ามาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทบวธลนซคซเนตทตกตะกอนไดไปลางดวยเมทานอลเพอก าจดไดควมล เปอรออกไซด และมาเลอกแอนไฮไดรดทไมเกดปฏกรยา แลวจงน าไปอบทอณหภม 80 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง (Thirmizir และคณะ, 2011) 3.2.3 การวเคราะหสมบตของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต 3.2.3.1 ปรมาณการกราฟท การวเคราะหปรมาณการกราฟท (Grafting content) ของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตดวยการไตรเตรทหาหมกรด (Acid group) ทอยในหมแอนไฮไดรด (Anhydride group) โดยละลายมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต 1 กรม ในคลอโรฟอรม 100 มลลลตร จากนนน าสารละลายทไดไปไตรเตรทดวยสารละลายโพแทสเซยมไฮ ดรอกไซดทความเขมขน 0.025 โมลาร โดยละลายโพแทสเซยมไฮดรอกไซดในเอทานอล และใชฟ

14

นอลฟทาลน (Phenolphthalein) เปนตวบงช (Indicator) ปรมาณการกราฟทของมาเลอกแอนไฮ ไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตหาไดดงสมการท 3.1 (Thirmizir และคณะ, 2011)

% grafting = 98.06c(V-V0)2×1000m

×100% (3.1)

โดยท V และ V0 (มลลลตร) คอ ปรมาตรของสารละลายโพแทสเซยมไฮดรอกไซดทใชในการไตรเตรทของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตและพอลบวธลนซคซเนตตามล าดบ; c (กรม/ลตร) คอ ความเขมขนของสารละลายโพแทสเซยมไฮดรอกไซด; 98.06 (กรม/โมล) คอ น าหนกโมเลกลของมาเลอกแอนไฮไดรด; m (กรม) คอ น าหนกของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต 3.2.3.2 การวเคราะหหมฟงกชน การวเคราะหหมฟงกชนของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลน ซคซเนตโดยใชเครอง Fourier transform infrared spectrometer (Bruker, Tensor 27) ทเลขคลน (Wavenumber) ระหวาง 4000-400 cm-1 โดยใช Attenualted total reflectance (ATR) ทจ านวน สแกน (Scan) 32 สแกนและความละเอยด (Resolution) 4 cm-1 3.2.4 การเตรยมพอลเมอรคอมโพสท เตรยมพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอย 10 20 30 และ 40 เปอรเซนตโดยน าหนก จากนนผสมพอลเมอรคอมโพสทดวยเครอง อดรดชนดสกรค (Barbender, DSE 35/17D) โดยใชอณหภม 130 120 115 และ 110 องศาเซลเซยส ความเรวรอบสกร 20 รอบตอนาท ขนรปชนงานทดสอบดวยเครองฉด (Tederic, TRX60C) โดยใชอณหภม 130 120 115 110 องศาเซลเซยส ทความเรวในการฉด 50 เปอรเซนต และใชความดนในการฉด 50 เปอรเซนต จากสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และสมบตทางความรอน เลอกพอลเมอรคอมโพสททมสมบตทดทสดไปศกษาผลของสารหนวงไฟตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสท แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเปนสารหนวงไฟส าหรบพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวทลนซคซนเนต ปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทใชคอ 10 20 และ 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท จากนนเลอกพอลเมอรคอมโพสททมสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และสมบตทางความรอนทดทสดไปศกษาผลของสารชวยใหเขากนตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสท มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตถกใชเปนสารชวยใหเขากน ปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตคอ 3 5 และ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท 3.2.5 การทดสอบสมบตของพอลเมอรคอมโพสท 3.2.5.1 สมบตทางกล

15

สมบตความตานทานตอแรงดงของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกทดสอบตาม ASTM D638โดยใชเครอง Universal testing machine (Instron, 5565) โดยใชเซลลวดแรง 5 กโลนวตน ความเรวในการดง 20 มลลเมตรตอนาท และความยาวของเกท 50 มลลเมตร สมบตความตานทานตอแรงกระแทกของพอลบวธลนซคซเนตและ พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกทดสอบตาม ASTM D256 โดยใชเครอง Impact tester (Instron pendulum impact tester, CEAST 9050) โดยใชน าหนก 2.7 จล 3.2.5.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ การทดสอบการเผาไหมทางแนวตง (Vertical burning test) ของพอลบวธลน ซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกศกษาโดยวธการทดสอบการเผาไหมในแนวตงตาม ASTM D3801 ชนงานทดสอบถกจบทางแนวตงทระยะ 300± 10 มลลเมตรเหนอส าล ปลายของชนงานอยหางจากตวจดไฟเปนระยะ 10±1 มลลเมตร ไฟถกจดทปลายของชนงานเปนเวลา 10 วนาท แลวจงน าไฟออก รอจนกระทงไฟดบแลวจงจดไฟทปลายของชนงานอกครงเปนเวลา 10 วนาท แลวบนทกเวลาทชนงานตดไฟ ชนงานถกจดล าดบตามมาตรฐาน UL-94 โดยทสมบตความตานทานตอไฟระดบต าสด คอ V-2 (ระยะเวลาทชนงานตดไฟนอยกวาหรอเทากบ 30 วนาทและส าลตดไฟ) และ V-0 แสดงสมบตความตานทานตอไฟทดทสด (ระยะเวลาทชนงานตดไฟนอยกวาหรอเทากบ 10 วนาท) ในขณะท V-1 แสดงสมบตความตานทานตอไฟทอยระหวาง V-0 และ V-2 นอกจากนส าหรบชนงานทถกเผาไหมจนหมดซงไมสามารถจดล าดบตามมาตรฐาน UL-94 ถกจดเปน NC (No classification) อตราการเผาไหมทางแนวนอน (Horizontal burning rate) ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกศกษาโดยวธการทดสอบการเผาไหมในแนวนอนตาม ASTM D635 ชนงานทดสอบถกจบทางแนวนอน ไฟถกจดทปลายดานหนงของชนทดสอบ เวลาทไฟลามจากจดอางองแรก (25 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ) ถงจดอางองทสอง (100 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ) ถกบนทก จากนนอตราการเผาไหมถกค านวณโดยใชสมการท 3.2

V = 60L/t (3.2)

โดยท V (มลลเมตรตอนาท) คอ อตราการเผาไหม; L (มลลเมตร) คอระยะการเผาไหม; t (วนาท) คอ เวลาการเผาไหม 3.2.5.3 สมบตทางความรอน อณหภมการเสอมสภาพของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกศกษาโดยใชเครอง Thermo gravimetric analyzer (Mettler Toledo, TGA/DSC1) ทอณหภมระหวาง 30 ถง 800 องศาเซลเซยส อตราการใชความ

16

รอนคอ 10 องศาเซลเซยสตอนาท การเสอมสภาพทางความรอนของตวอยางถกทดสอบภายใตบรรยากาศไนโตรเจน น าหนกของตวอยางอยระหวาง 10 ถง 15 มลลกรม 3.2.5.4 สณฐานวทยา ลกษณะทางสณฐานวทยาของพนผวทแตกหกดวยแรงดง (Tensile fractured surface) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตถกศกษาโดยใชกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราด (JEOL JCM-6010) ท 10 กโลโวลต ชนทดสอบถกเคลอบดวยทองกอนศกษา

17

บทท 4 ผลและวเคราะหผลการทดลอง

4.1 ผลของปรมาณผงขเลอยตอสมบตทางกายภาพของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอย และพอลบวธลนซคซเนต 4.1.1 สมบตทางกล สมบตความตานทานตอแรงดง (Tensile properties) ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แสดงในตาราง 4.1 เมอมการใส ผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนต คาความตานทานตอแรงดง (Tensile strength) ของพอลเมอรคอมโพสทลดลง เนองจากความไมเขากน (Incompatibility) ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (Kim และคณะ, 2005) ความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณผงขเลอยเพมขนดงแสดงในรป 4.1 (a) เนองจากความไมเขากนระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตและการเพมขนของการรวมตวของสารตวเตม (Filler agglomeration) (Liang และคณะ, 2009) ซงสามารถยนยนไดจากภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (รปท 4.3) มอดลสแรงดง (Tensile modulus) ของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอมการใสผงขเลอยลงในพอลบวธลนซคซเนต เนองจากผงขเลอยมความแขง (Stiffness) มากกวาพอลบวธลนซคซเนต (Nam และคณะ, 2011) จากรปท 4.1 (a) มอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณผงขเลอยเพมขน แสดงถงความสามารถของผงขเลอยในการเพมความแขงใหกบพอลเมอรคอมโพสท (Liang และคณะ, 2009) ความยดสงสด ณ จดขาด (Elongation at break) ของพอลเมอรคอมโพสทลดลงดวยเชนกนเมอมการใสผงขเลอย เพราะการมผงขเลอยสงผลใหความยดหยน (Ductility) ของพอลเมอรเมทรกซลดลง (Kim และคณะ, 2005) นอกจากนความยดสงสด ณ จดขาดของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณผงขเลอยเพมขนดงแสดงในรป 4.1 (b) เนองจากเพมขนของการรวมตวของสารตวเตมในพอลเมอรเมทรกซ (Liang และคณะ, 2009) ดงแสดงในรปท 4.3 ความตานทานตอแรงกระแทก (Impact strength) ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตแสดงในตาราง 4.1 พบวาพอลเมอรคอมโพสททงหมดแสดงความตานทานตอแรงกระแทกต ากวาพอลบวธลนซคซเนต เนองจากความไมเขากนระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (รปท 4.3) สงผลใหเกดรอยแตกขนาดเลก (Microcrack) ซงงายตอการในการแตกหก (Kim และคณะ, 2005) จากรปท 4.1 (b) เมอปรมาณผงขเลอยเพมขน ความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเนองจากการเพมขนของการรวมตวของสารตวเตม ซงกอใหเกดความเขมของความเคน (Stress concentration) ซงตองการพลงงานนอยกวาในการแตกหก (Kim และคณะ, 2005)

18

(a)

(b)

รปท 4.1 สมบตความตานทานตอแรงดงของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ (a) ความตานทาน ตอแรงดงและมอดลสแรงดง (b) ความยดสงสด ณ จดขาด และความตานทานตอแรง กระแทก

19

ตารางท 4.1 สมบตทางกลของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ

Sample name Tensile strength

(MPa) Tensile modulus

(GPa) Elongation at break

(%) Impact strength

(kJ/m2)

PBS 39.6±0.6 0.23±0.01 32.6±1.6 6.51±0.29

90PBS/10sawdust 34.6±0.2 0.32±0.03 20.9±1.4 4.98±0.52

80PBS/20sawdust 31.1±0.6 0.45±0.01 12.3±0.9 4.51±0.38

70PBS/30sawdust 29.6±0.8 0.57±0.07 8.5±0.6 4.00±0.30

60PBS/40sawdust 27.6±0.7 0.76±0.04 6.4±0.6 3.89±0.30

19

20

4.1.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ อตราการเผาไหมทางแนวตง (Vertical burning rate) ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แสดงในตารางท 4.2 จากผลการทดสอบอตราการเผาไหมทางแนวตงพบวาพอลบวธลนซคซเนตตานทานการตดไฟไดด แตเมอไดรบความรอนจะเกดการหลอมและหยด (Dripping) จงถกจดอยในขน V-2 ตามมาตรฐาน UL-94 เมอมการใสผงขเลอยทปรมาณ 10 เปอรเซนตโดยน าหนกลงในพอลบวธลนซคซเนต พอลเมอรคอมโพสทถกจดอยในขน V-2 ตามมาตรฐาน UL-94 นอกจากน เมอปรมาณผงขเลอยเพมขนเปน 20 และ 30 เปอรเซนตโดยน าหนก พอลเมอรคอมโพสทตดไฟไดดและไมถกจดอยในขนใดตามมาตรฐาน UL-94 แสดงใหเหนวาผงขเลอยมความไวตอไฟ (Li และคณะ, 2004) อตราการเผาไหมทางแนวนอน (Horizontal burning rate) ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แสดงในตารางท 4.2 จากผลการทดสอบอตราการเผาไหมทางแนวนอนพบวาการลามไฟของพอลบวธลนซคซเนตหยดกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง (100 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ) แสดงใหเหนวาพอล บวธลนซคซเนตตานทานการตดไฟไดด เมอมการใสผงขเลอยลงในพอลบวธลนซคซเนตอตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน นอกจากนเมอปรมาณผงขเลอยเพมขนอตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน เนองจากผงขเลอยมความไวตอไฟ (Li และคณะ, 2004) Nie คณะพบวาเมอมการใสเสนใยไผ (Bamboo fiber) ลงในพอลบวธลนซคซเนตสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทลดลง (Nie คณะ, 2012)

ตารางท 4.2 ล าดบตามมาตรฐาน UL-94 และอตราการเผาไหมของพอลบวธลนซคซเนตและพอล เมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ

Sample name UL-94 classification Horizontal burning rate

(mm/min)

PBS V-2 HB*

90PBS/10sawdust V-2 HB*

80PBS/20sawdust NC 30.00±0.10

70PBS/30sawdust NC 31.13±0.52

60PBS/40sawdust NC 34.52±0.56

*ชนทดสอบหยดการเผาไหมกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง (100 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ)

21

4.1.3 สมบตทางความรอน กราฟ TGA และ DTGA ของพอลบวธลนซคซเนตและพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แสดงในรปท 4.2 และอณหภมการเปลยนแปลงน าหนก (Weight loss temperature) และปรมาณขเถา (Residue) ของพอลบวธลนซคซเนต ผงขเลอยและ พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แสดงในตารางท 4.3 พอลบวธลนซคซเนตแสดงการเปลยนแปลงน าหนก (Weight loss) หนงล าดบทอณหภม 405.67 องศาเซลเซยส และไมมขเถาเหลออย ในขณะทผงขเลอยแสดงการเปลยนแปลงน าหนกสามล าดบทอณหภม 63.72 278.55 และ 352.33 องศาเซลเซยสเนองจากการระเหยของความชน การเสอมสภาพทางความรอนของเฮมเซลลโลสและการเสอมสภาพทางความรอนของเซลลโลสตามล าดบ (Li และคณะ, 2004) และมขเถาเหลออย 19.52 เปอรเซนต ดงแสดงในรปท 4.2 (a) พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตแสดงการเปลยนแปลงน าหนกสามล าดบ เนองจากการเสอมสภาพของเฮมเซลลโลสและเซลลโลสในผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตตามล าดบ อณหภมการเปลยนแปลงน าหนก (Weight loss temperature) ของพอลบวธลนซคซเนตในพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณผงขเลอยเพมขน ดงแสดงในรปท 4.2 (b) เนองจากการเสอมสภาพของผงขเลอยมการเกดอนมลอสระไปเรงปฏกรยาการเสอมสภาพทางความรอน (Thermal decomposition) ของพอลเมอรเมทรกซ เปนผลใหความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสทลดลง (Li และคณะ, 2004)

ตารางท 4.3 อณหภมการเปลยนแปลงน าหนกและปรมาณขเถาของพอลบวธลนซคซเนต ผงขเลอย และพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงข เลอยและพอลบวธลนซคซ เนตทปรมาณ ผงขเลอยตางๆ

Sample name Weight loss temperature (°C) Residue

(%) 1st 2nd 3rd 4th

PBS - - - 405 0.0

90PBS/10sawdust - - - 402 2.3

80PBS/20sawdust - 278 356 400 3.7

70PBS/30sawdust - 278 355 397 8.4

60PBS/40sawdust - 278 355 394 9.3

Sawdust 63 278 352 - 19.5

22

(a)

(b)

รปท 4.2 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลบวธลนซคซเนต ผงขเลอยและพอล เมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA

23

4.1.4 สณฐานวทยา ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหกจากแรงดง (Tensile fractured surface) ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยทและพอลบวธลน ซคซเนต ทก าลงขยาย 100 เทา แสดงในรปท 4.3 จากรปท 4.3 (a) พบรซงเกดขนภายหลงการหลดออกของผงขเลอยจากพอลบวธลนซคซเนต แสดงถงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟส ( Interfacical adhesion) ทไมดระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต นอกจากนเมอปรมาณผงขเลอยเพมขนพบการรวมตวกนของผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนต ดงแสดงในรปท 4.3 (b)-(d) เปนผลเนองมาจากความไมเขากนระหวางผงขเลอยทและพอลบวธลนซคซเนต สงผลใหสมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทลดลง

รปท 4.3 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณผงขเลอยตางๆทก าลงขยาย 100 เทา (a) 90PBS/10sawdust (b) 80PBS/20sawdust (c) 70PBS/30sawdust (d) 60PBS/40sawdust

จากสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ สมบตทางความรอนและราคาตนทนเลอกพอลเมอรคอมโพสททมปรมาณผงขเลอย 30 เปอรเซนตโดยน าหนกไปศกษาผลของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต

(a) (b)

(c) (d)

24

4.2 ผลของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตอสมบตทางกายภาพของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต 4.2.1 สมบตทางกล สมบตความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในตารางท 4.4 เมอใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทปรมาณ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท (10APP) ความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทลดลง และเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขนเปน 20 และ 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท (20APP และ 30APP ตามล าดบ) ความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางตอเนองดงแสดงในรปท 4.4 (a) เนองจากการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนตและการรวมกนของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในพอลเมอรเมทรกซ (Yu และคณะ, 2014) ซงสามารถยนยนไดจากภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด ดงแสดงในรปท 4.6 มอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขนดงแสดงในรปท 4.4 (a) เนองจากแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเปนวสดมความแขงสงจงสงผลใหมอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน (Yu และคณะ, 2014) ความยดสงสด ณ จดขาดของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขนดงแสดงในรปท 4.4 (b) เนองจากการรวมกนของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในพอลเมอรเมทรกซและการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต (Yu และคณะ, 2014) ดงแสดงในรปท 4.3 ความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในรปท 4.4 (b) ความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางตอเนองเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน เนองจากการรวมกลมของแอมโมเนยมฟอสเฟตในพอลเมอรเมทรกซและการยดตดบร เวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต ดงแสดงในรปท 4.3 จงกอใหเกดความเขมของความเคนซงตองการพลงงานนอยกวาในการแตกหก (Shukor และคณะ, 2014)

25

(a)

(b)

รปท 4.4 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตท ปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ (a) ความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดง และ (b) ความยดสงสด ณ จดขาดและความตานทานตอแรงกระแทก

26

ตารางท 4.4 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ

Sample name Tensile strength

(MPa) Tensile modulus

(GPa) Elongation at break

(%) Impact strength

(kJ/m2)

70PBS/30sawdust 29.6±0.85 0.57±0.07 8.45±0.57 4.00±0.30

10APP 27.4±0.62 0.69±0.03 6.61±0.47 3.84±0.23

20APP 25.9±1.01 0.75±0.04 4.84±0.48 3.36±0.24

30APP 24.9±1.01 0.85±0.05 4.30±0.74 3.09±0.18

26

27

4.2.2 สมบตความตานทานตอการตดไฟ อตราการเผาไหมทางแนวตงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในตารางท 4.5 จากผลการทดสอบอตราการเผาไหมทางแนวตงพบวาคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 10 สวนในหนงรอยสวนตดไฟไดดและไมถกจดอยในขนใดตามมาตรฐาน UL-94 เนองจากปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตไมเพยงพอตอการสรางชนปองกน (Protective layer) เพอกนพอลเมอรจากไฟและกาซออกซเจน (Shumao และคณะ, 2010) แสดงใหเหนวาตองใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในปรมาณทมากขนเพอเพมสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทอยางมนยส าคญ นอกจากนเมอมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทลงในพอลเมอรคอมโพสทพบวาพอลเมอรคอมโพสทถกจดอยในขน V-2 ตามมาตรฐาน UL-94 และเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขนเปน 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทพบวาพอลเมอรคอมโพสทถกจดอยในขน V-0 ตามมาตรฐาน UL-94 แสดงใหเหนวาแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต เนองจากแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตสรางชนปองกนกนพอลเมอรคอมโพสทออกจากไฟและออกซเจน (Shukor และคณะ, 2014) โดยสามารถยนยนไดจากผลการทดสอบสมบตทางความรอน ดงแสดงในรปท 4.5 ซงแสดงใหเหนวาปรมาณขเถาเพมขนเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขนสงผลใหความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน อตราการเผาไหมทางแนวนอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในตารางท 4.5 พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตมอตราการเผาไหม 31.13 มลลเมตรตอนาท เมอมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตลงในพอลเมอรคอมโพสทททกปรมาณของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต พบวาการเผาไหมหยดกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง แสดงใหเหนวาแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสท เนองจากแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตสรางชนปองกนกนพอลเมอรคอมโพสทออกจากไฟและออกซเจน (Shukor และคณะ, 2014)

28

ตารางท 4.5 ล าดบตามมาตรฐาน UL-94 และอตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ

Sample name UL-94 classification Horizontal burning rate

(mm/min)

PBS V-2 HB*

70PBS/30sawdust NC 31.13±0.52

10APP NC HB*

20APP V-2 HB*

30APP V-0 HB*

*ชนทดสอบหยดการเผาไหมกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง (100 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ)

4.2.3 สมบตทางความรอน

กราฟ TGA และ DTGA ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในรปท 4.5 และอณหภมการเปลยนแปลงน าหนกและปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ แสดงในตารางท 4.6 พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทมการใสผงขเลอย 30 เปอรเซนตโดยน าหนก แสดงการเปลยนแปลงน าหนกสามล าดบทอณหภม 278.62 356.63 และ 397.50 องศาเซลเซยส เนองจากการเสอมสภาพของเฮมเซลลโลสและเซลลโลสในผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตตามล าดบ เมอใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทปรมาณ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทในพอลเมอรคอมโพสทพบการเปลยนแปลงน าหนกสามล าดบท อณหภม 280.93 356.63 และ 376.33 องศาเซลเซยส การเปลยนแปลงน าหนกล าดบทหนงเกดจากการเสอมสภาพทางความรอนของเฮมเซลลโลสในผงขเลอย การเปลยนแปลงน าหนกล าดบทสองเกดจากการเสอมสภาพทางความรอนของเซลลโลสในผงขเลอยและแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต ซงแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตม เปลยนแปลงน าหนกสองล าดบทอณหภมประมาณ 300 และ 550 องศาเซลเซยส (Samyn และคณะ, 2007) การเปลยนแปลงน าหนกล าดบทสามเกดจากการเสอมสภาพทางความรอนของพอลบวธลนซคซเนต (Shukor และคณะ, 2014) นอกจากนเมอใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตทปรมาณ 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทในพอลเมอรคอมโพสทพบการเปลยนแปลงน าหนกสองล าดบทอณหภม 282.01 และ 244.17 องศาเซลเซยส แสดงใหเหนวาเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน อณหภมการเปลยนแปลงน าหนกล าดบทสามของพอลเมอรคอมโพสทลดลงและซอนกนกบอณหภมการ

29

เปลยนแปลงน าหนกล าดบทสอง เนองจากการเสอมสถาพทางความรอนของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเรงการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรเมทรกซ (Siat และคณะ, 1997; Bugajny และคณะ, 1999 และ Duquesne และคณะ, 2001;) และเมอเพมปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเปน 30 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท อณหภมเปลยนแปลงน าหนกล าดบทสามของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางตอเนอง แสดงใหเหนวาความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน แตอยางไรกตามปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน จงสงผลใหสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทเพมขน Dorez และคณะพบวาการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตลงในพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปานลนน (Flax fiber) และพอลบวธลนซคซเนตสงผลใหความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสทลดลงในขณะทปรมาณขเถาเพมขน (Dorez และคณะ, 2013)

(a)

รปท 4.5 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซ เนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA

30

(b)

รปท 4.5 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซ เนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA (ตอ)

ตารางท 4.6 อณหภมการเปลยนแปลงน าหนกและปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงข เลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ

Sample name Weight loss temperature (°C) Residue

(%) 1st 2nd 3rd

70PBS/30sawdust 278 356 397 8.4

10APP 281 356 376 10.9

20APP 282 - 344 15.7

30APP 277 - 342 19.2

31

4.2.4 สณฐานวทยา ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหกจากแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ ทก าลงขยาย 1000 เทา แสดงในรปท 4.6 พบชองวางระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนตดงแสดงรปท 4.6 (a) เนองจากความไมเขากนระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต นอกจากนพบการรวมกลมของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน ดงแสดงในรปท 4.6 (b)-(c) สงผลใหความตานทานตอแรงดง การยดสงสด ณ จดขาดและความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตเพมขน

รปท 4.6 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหกจากแรงดง ของพอล เมอรคอมโพสทระหวางผงข เล อยและพอลบวธลนซคซ เนต ทปรมาณ แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตตางๆ ทก าลงขยาย 1000 เทา (a) 10APP (b) 20APP และ (c) 30APP

จากสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟและสมบตทางความรอนของ พอลเมอร เลอกพอลเมอรคอมโพสททมปรมาณแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทไปศกษาผลของสารชวยใหเขากนชนดมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟท พอลบวธลนซคซเนตตอสมบตของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต

(c)

(a) (b)

32

4.3 ผลสารชวยใหเขากนตอสมบตทางกายภาพของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอย และพอลบวธลนซคซเนตทมการใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต

4.3.1 การวเคราะหหมฟงกชนและเปอรเซนตการกราฟทของมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลบวธลนซคซเนต อนพนธล าดบสอง (Second derivertive) ของ FTIR สเปกตรมของมาเลอกแอนไฮไดรด พอลบวธลนซคซเนตและมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต แสดงในรปท 4.7 จากสเปกตรมของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตพบการดดกลนสเปกตรมทเลขคลน (Wavenumber) 1765 และ 1850 cm-1 ซงพบในสเปกตรมของมาเลอกแอนไฮไดรดแตไมพบในสเปกตรมของพอลบวธลนซคซเนต โดยสเปกตรมทเลขคลน 1765 และ 1850 cm-1 แสดงถงลกษณะการดดกลนของหมซคซนคแอนไฮไดรด (Succinic anhydride group) (Phua และคณะ, 2013) จากผลการวเคราะหสามารถยนยนถงการกราฟทของมาเลอกแอนไฮไดรดบนพอลบวธลนซคซเนต นอกจากนเปอรเซนตการกราฟทของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตทไดจากการไตรเตรทคอ 1.17 เปอรเซนต

รปท 4.7 อนพนธล าดบสองของ FTIR สเปกตรมของพอลบวธลนซคซเนต มาเลอกแอนไฮไดรด และมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต

1765

1765

1850

1850

PBS-g-MA

33

4.3.2 สมบตทางกล สมบตความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในรปท 4.7 เมอใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณ 3 และ 5 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทพบวาความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเลกนอยเมอเปรยบเทยบกบพอลเมอรคอมโพสททไมใสสารชวยใหเขากน แตเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขนเปน 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท ความตานทานตอแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนอยางมนยส าคญ เนองจากการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารหนวงไฟและพอลบวธลนซคซเนต และระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (Demir และคณะ, 2006; Kim และคณะ, 2011) โดยสามารถยนยนไดจากภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด ดงแสดงในรปท 4.10 และ 4.11 (หวขอท 4.3.5) มอดลสแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขน เนองจากการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารหนวงไฟกบพอลบวธลนซคซเนตและผงขเลอยกบพอลบวธลนซคซเนตและระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (Demir และคณะ, 2006; Kim และคณะ, 2011) ความยดสงสด ณ จดขาดของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขนเลกนอย เนองจากการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารหนวงไฟกบพอลบวธลนซคซเนตและผงขเลอยกบพอลบวธลนซคซเนตและระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต (Demir และคณะ, 2006; Kim และคณะ, 2011) Lee และ Ohkita (2003) พบวาความยดสงสด ณ จดขาดของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงไมและพอลคาโปรแลคโทน (Polycaprolactone) เพมขนเลกนอยเชนกนเมอปรมาณสารชวยใหเขากนชนด มาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลคาโปรแลคโทนเพมขนจาก 0 ถง 10 เปอรเซนตโดยน าหนก สมบตความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในรปท 4.7 (b) ความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนอยางตอเนองเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขน เพราะการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารตวเตมมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตสงผลใหประสทธภาพการสงผานแรงจากพอลเมอรเมทรกซสสารตวเตมดขน (Thirmizir และคณะ, 2011)

34

(a)

(b)

รปท 4.8 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใส สารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอร คอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ (a) ความตานทานตอแรงดงและมอดลสแรงดง และ (b) ความยดสงสด ณ จดขาดและความตานทานตอแรงกระแทก

35

ตางรางท 4.7 สมบตทางกลของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนง รอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ

Sample name Tensile strength

(MPa) Tensile modulus

(GPa) Elongation at break

(%) Impact strength

(kJ/m2)

20APP 25.9±1.01 0.75±0.04 4.84±0.48 3.36±0.24

20APP_3C 27.7±1.23 0.80±0.02 5.58±0.22 5.62±0.18

20APP_5C 28.0±1.06 0.84±0.02 5.86±0.17 6.54±0.32

20APP_10C 32.4±1.93 0.86±0.04 6.54±0.19 7.24±0.63

35

36

4.3.3 สมบตความตานทานตอการตดไฟ อตราการเผาไหมทางแนวตงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและ พอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในตารางท 4.8 จากผลการทดสอบอตราการเผาไหมทางแนวตงพบวาพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทลงในพอลเมอรคอมโพสทพบวาพอลเมอรคอมโพสทถกจดอยในขน V-2 ตามมาตรฐาน UL-94 และเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต คอมโพสทพบวาพอลเมอรคอมโพสทถกจดอยในขน V-2 ตามมาตรฐาน UL-94 แสดงใหเหนวามาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตไมสงผลตอความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทอยางมนยส าคญ โดยสามารถยนยนไดจากผลการทดสอบสมบตทางความรอน ดงแสดงในรปท 4.9 ซงแสดงใหเหนวาปรมาณขเถาไมเปลยนแปลงอยางมนยส าคญเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตททกปรมาณของสารชวยใหเขากน Ma และคณะพบวาการใสสารชวยใหเขากน คอ แอลฟา-เมททา

อะครลค แอซดกราฟทพอลโพรพลน (α-methacrylic acid grafted polypropylene) สงผลตอการปรบปรงสมบตทางกลแตไมสงผลตอการเปลยนแปลงสมบตการตานการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางพอลโพรพลนและสารหนวงไฟอนทเมสเซน (Intumescent flame retardant/PP composites) (Ma และคณะ, 2002) อตราการเผาไหมทางแนวนอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในตารางท 4.8 การเผาไหมพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตมการใสแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทหยดกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง นอกจากนเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตททกปรมาณของมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตพบวาไมมการเปลยนแปลงอยางมนยส าคญตอความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสท

37

ตางรางท 4.8 ล าดบตามมาตรฐาน UL-94 และอตราการเผาไหมของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ

Sample name UL-94 classification Horizontal burning rate

(mm/min)

20APP V-2 HB*

20APP_3C V-2 HB*

20APP_5C V-2 HB*

20APP_10C V-2 HB*

*ชนทดสอบหยดการเผาไหมกอนทไฟจะลามถงจดอางองทสอง (100 มลลเมตร จากปลายชนทดสอบ)

4.3.4 สมบตทางความรอน กราฟ TGA และ DTGA ของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในรปท 4.9 (a)-(b) และอณหภมการเปลยนแปลงน าหนกและปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ แสดงในตารางท 4.9 พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสทมการเปลยนแปลงน าหนกสองล าดบทอณหภม 282.01 และ 244.17 องศาเซลเซยส การเปลยนแปลงน าหนกล าดบทหนงเกดเนองจากการสลายตวทางความรอนของเฮมเซลลโลสในผงขเลอย การเปลยนแปลงน าหนกล าดบทสองเกดเนองจากสลายตวทางความรอนของเซลลโลสในผงขเลอย แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต อณหภมการเปลยนแปลงน าหนกล าดบทหนงและสองของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเลกนอยเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณ 3 และ 5 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท นอกจากนอณหภมการเปลยนแปลงน าหนกล าดบทหนงและสองของพอลเมอรคอมโพสทลดลงอยางมนยส าคญเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรด กราฟทพอลบวธลนซคซเนตทปรมาณ 10 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสท Lee และคณะพบวาพอลเมอรคอมโพสทระหวางเสนใยปอแกวกบพอลบวธลนซคซเนตทมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตมอณหภมการเสอสลาย (decomposition temperature) ทต ากวาพอลเมอร

38

คอมโพสทระหวางเสนใยปอแกวกบพอลบวธลนซคซเนต (Lee และคณะ, 2013) การมอนตรกรยาทมากขนระหวางเสนใยและเมทรกซสามารถสงเสรมกระบวนการเสอมสลายของทงสององคประกอบ เปนเหตผลวาการเสอมสลายอยางรวดเรวขององคประกอบหนงสามารถเรงการเสอมสลายขององคประกอบขางเคยง อกเหตผลหนงของการมความเสถยรทางความรอนทต า ของพอลเมอรคอมโพสททมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเปนเพราะการมเปอรออกไซดทเหลอ (Peroxide residue) ทใชในกระบวนการกราฟ (Araujo และคณะ, 2008) แสดงใหเหนวาความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสทลดลงเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนต นอกจากนไมพบการเปลยนแปลงอยางมนยส าคญของปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตททกปรมาณของสารชวยใหเขากน

(a)

รปท 4.9 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอ ลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลน ซ ค ซ เ น ตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA

39

(b)

รปท 4.9 ลกษณะการเสอมสภาพทางความรอนของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอล บวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ (a) TGA และ (b) DTGA (ตอ)

ตารางท 4.9 อณหภมการเปลยนแปลงน าหนกและปรมาณขเถาของพอลเมอรคอมโพสทระหวาง ผงข เ ล อ ยและพอล บ ว ธ ล นซ คซ เ นตท ใ ส ส า รหน ว ง ไฟชน ดแอม โม เน ยม พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ

Sample name Weight loss temperature (°C) Residue

(%) 1st 2nd

20APP 282 344 15.7

20APP_3C 280 344 16.6

20APP_5C 280 342 14.8

20APP_10C 276 341 14.7

40

4.3.5 สณฐานวทยา ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหกจากแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆทก าลงขยาย 100 เทา แสดงในรปท 4.10 (a)-(d) จากรปท 4.10 (a) พบรทเกดจากการหลดออกของผงขเลอยจากพอลบวธลนซคซเนตเมทรกซ นอกจากนยงพบการรวมกลมกนของผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนตเมทรกซ แสดงใหเหนวามการยดตดท ไมดระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต แตอยางไรกตามเมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟ ทพอลบวธลนซคซเนตพบการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต ดงแสดงในรปท 4.10 (b)-(d) ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพนผวทแตกหกจากแรงดงของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆทก าลงขยาย 1000 เทา แสดงในรปท 4.11 (a)-(d) จากรปท 4.11 (a) พบการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนตเมทรกซ นอกจากนยงพบการรวมกลมกนของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในพอลบวธลนซคซเนตเมทรกซ แสดงใหเหนวามการยดตดทไมดระหวางแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตและพอลบวธลนซคซเนต เมอมการใสมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตพบการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตและการกระจายตวทดของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟตในพอลบวธลนซคซเนต ดงแสดงในรปท 4.11 (b)-(d)

41

รปท 4.10 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงข เล อยและพอลบวธลนซคซ เนตท ใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ ทก าลงขยาย 100 เทา (a) 20APP (b) 20APP_3C (c) 20APP_5C และ (c) 20APP_10C

(c) (d)

(a) (b)

42

รปท 4.11 ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดของพอลเมอรคอมโพสท ระหวางผงข เล อยและพอลบวธลนซคซ เนตท ใสสารหนวงไฟชนดแอมโมเนยม พอลฟอสเฟต 20 สวนในหนงรอยสวนของพอลเมอรคอมโพสททปรมาณมาเลอก แอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตตางๆ ทก าลงขยาย 1000 เทา (a) 20APP (b) 20APP_3C (c) 20APP_5C และ (c) 20APP_10C

(a) (b)

(c) (d)

43

บทท 5 สรปผลการทดลอง

เมอปรมาณผงขเลอยเพมขน ความตานทานตอแรงดง ความยดสงสด ณ จดขาด ความตานทานตอแรงกระแทก ความเสถยรตอความรอนและสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตลดลง ในขณะทมอดลสแรงดงเพมขน ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงการรวมกนของผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนตและการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนต จากพอลเมอรคอมโพสททงหมด พอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตทมปรมาณผงขเลอย 30 เปอรเซนตโดยน าหนกมสมบตทางกล สมบตความตานทานตอการตดไฟ และความเสถยรตอความรอนเหมาะสมทสด แอมโมเนยมพอลฟอสเฟตปรบปรงสมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทระหวางผงขเลอยและพอลบวธลนซคซเนตเพราะชนปองกนทสรางขนระหวางกระบวนการเสอมสภาพทางความรอนของแอมโมเนยมพอลฟอสเฟต เมอปรมาณแอมโมเนยม พอลฟอสเฟตเพมขน สมบตความตานทานตอการตดไฟของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนในขณะทสมบตทางกลและความเสถยรตอความรอนของพอลเมอรคอมโพสทลดลง ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสทไมดระหวางแอมโมเนยมฟอลฟอสเฟตและ พอลบวธลนซคซเนต เมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขน ความตานทานตอแรงดง การยดสงสด ณ จดขาด ความตานทานตอแรงกระแทกของพอลเมอรคอมโพสทเพมขนอยางมนยส าคญ ในขณะทไมสงผลตอมอดลสแรงดงและสมบตความตานทานตอการตดไฟ แตอยางไรกตาม ความเสถยรตอความรอนลดลงเมอปรมาณมาเลอกแอนไฮไดรดกราฟทพอลบวธลนซคซเนตเพมขน ภาพถายจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดแสดงใหเหนวามการปรบปรงการยดตดบรเวณอนเตอรเฟสระหวางสารตวเตมและพอลบวธลนซคซเนตเมอมการใสมาเลอกแอนไฮ ไดรดกราฟทพอลเอทลน นอกจากนยงพบการกระจายตวทดของสารหนวงไฟและผงขเลอยในพอลบวธลนซคซเนต

44

บรรณานกรม Araujo J. R., Waldman W. R., De Paoli M. A. (2008). Thermal properties of high density

polyethylene composites with natural fibres: Coupling agent effect. Polymer Degradation and Stability. 93. 1770-1775.

Arbelaiz A., Fernandez B., Valea A. and Mondragon I. (2006). Mechanical properties of

short flax fibre bundle/poly(ε-caprolactone) composites: Influence of matrix modification and fibre content. Carbohydrate Polymers. 64. 224-232.

Ashton H. C. (2005). Fire Retardants-Functional Fillers for Plastics. Wiley-VCH. Weinheim. Bugajny M., Le Bras M., Bourbigot S. and Delobel R. (1999). Thermal behaviour of

ethylene-propylene rubber/polyurethane/ammonium polyphosphate intumescent formulations-a kinetic study. Polymer Degradation and Stability. 64. 157-163.

Choi S. W., Lee B. H., Kim H. J. and Kim H. S. (2009). Thermal behavior of flame retardant filled PLA-WF bio-Composites. Mokchae Konghak 37. 155-163. Demir H., Balkose D. and Ulku S. (2006). Influence of surface modification of fillers and polymer on flammability and tensile behavior of polypropylene-composites. Polymer Degradation and Stability. 91. 1097-1085. Dorez G., Taguet A., Ferry L. and Lopez-Cuesta J. M. (2013). Thermal and fire behavior

of natural fibers/PBS biocomposites. Polymer Degradation and Stability 98. 87-95.

Duquesne S., Le Bras M., Bourbigot S., Delobel R., Camino G., Eling B., Lindsay C., Roels T. and Vezin H. (2001). Mechanism of fire retardancy of polyurethane using ammonium polyphosphate. Journal of Applied Polymer Science. 82. 3262-3274.

Kim H. S., Yang H. S. and Kim H. J. (2005). Biodegradability and mechanical properties of agro-flour-filled polybutylene succinate biocomposites. Journal of Applied Polymer Science 97. 1513-1521.

Kim S., Lee B. H., Lee S., Kim H. J. and Dorgan J. R. (2011). Enhanced interfacial adhesion, mechanical and thermal properties of natural flour-filled biodegradable polymer bio-composites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 104. 331- 338. Lee J. M., Ishak Z. A. M., Mat Tai R., Law T. T. and Thirmizir M. Z. A. (2013).Mechanical,

45

thermal and water absorption properties of kenaf fiber-based polypropylene and poly(butylene succinate). Journal of Polymers and the Environment. 21. 293-302.

Lee M. W., Han S. O. and Seo Y. B. (2008). Red algae fibre/poly(butylene succinate) biocomposites: The effect of fiber content on their mechanical and thermal properties. Composites Science and Technology 68. 1266-1272. Lee S. H. and Ohkita T. (2003). Mechanical and thermal flow properties of wood flour- biodegradable polymer composites. Journal of Applied Polymer Science 90. 1900-1905. Li B and He J. (2004). Investigation of mechanical property, flame retardancy and

thermal degradation of LLDPE-wood-fiber composites. Polymer Degradation and Stability. 83. 241-246.

Liang Z., Pan P., Zhu B., Dong T. and Inoue Y. (2009). Mechanical and thermal properties of poly(butylene succinate)/plant fiber biodegradable composite. Journal of Applied Polymer Science. 115. 3559-3567.

Liu L., Yu J., Cheng L. and Qu W. (2009). Mechanical properties of poly(butylene succinate) (PBS) biocomposites reinforced with surface modified jute fiber. Composites: Part A 40. 669-674.

Ma Z. L., Zhao M., Hu H. F., Ding H. T. and Zhang J. (2001). Compatibilization of

intumescent flame retardant/polypropylene composites based on α-methacrylic acid grafted polypropylene. Journal of Applied Polymer Science. 83. 3128-3132.

Nam T. H., Ogihara S., Tung N. H. and Kobayashi S. (2011). Effect of alkali treatment on interfacial and mechanical properties of coir fiber reinforced poly(butylene succinate) biodegradable composites. Composites: Part B. 42. 1648-1656. Nie S., Liu X., Dai G., Yuan S., Cai F., Li B. and Hu Y. (2012). Investigation on flame retardancy and thermal degradation of flame retardant poly(butylene succinate)/bamboo fiber biocomposites. Journal of Applied Polymer Science. 125. E485-E489. Nyambo C., Mohanty A. K. and Misra M. (2011). Effect of maleated compatibilizer on performance of PLA/wheat straw-based green composites. Macromolecular Materials and Engineering 296. 710-718. Phua Y. J., Chow W. S. and Ishak Z. A. M. (2013). Reactive processing of maleic

46

anhydride-grafted poly(butylene succinate) and the compatibilizing effect on poly(butylene succinate) nanocomposites. Express Polymer Letters. 7. 340-354. Samyn F., Bourbigot S., Duquesne S., Delobel R. (2007). Effect of zinc borate on the thermal degradation of ammonium polyphosphate. Thermochimica Acta. 456. 134-144. Sahoo S., Misra M. and Mohanty A. K. (2013). Effect of compatibilizer and fillers on the properties of injection molded lignin-based hybrid green composites. Journal

of Applied Polymer Science. 127. 4110-4121. Shukor F., Hassan A., Islam M. S., Mokhtar M. and Hasan M. (2014). Effect of ammonium polyphosphate on flame retardancy, thermal stability and mechanical

properties of alkali treated kenaf fiber filled PLA biocomposites. Materials & Design. 54. 425-429.

Shumao L., Jie R., Hua Y., Tao Y. and Weizhong Y. (2010). Influence of ammonium polyphosphate on the flame retardancy andmechanical properties of ramie

fiber-reinforced poly(lactic acid) biocomposites. Polymer International 59. 242-248.

Siat C., Bourbigot S. and Le Bras M. (1997). Thermal behaviour of polyamide-6-based intumescent formulations a kinetic study. Polymer Degradation and Stability. 58. 303-313. Thirmizir M. Z. A, Ishak Z. A. M, Taib R. M., Rahim S. and Mohamad Jani S. (2011). Kenaf

bast fiber filled biodegradable poly(butylene succinate) composites: effects of fiber loading, fiber length, and maleated poly(butylene succinate) on the flexural and impact properties. Journal of Applied Polymer Science. 122. 3055-3063.

Yu T., Li Y. and Wang Y. (2014). Flammability and mechanical properties of ramie Reinforced poly(lactic acid) composites by using DOPO. Journal of Engineering Science. 10. 9-18.

47

ประวตผวจย

หวหนาโครงการ นางสาว กษมา จารก าจร ต าแหนง รองศาสตราจารย สถานทตดตอ สาขาวชาวศวกรรมพอลเมอร ส านกวชาวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร อ. เมอง จ. นครราชสมา 30000 การศกษา พ.ศ. 2533 วทยาศาสตรบณฑต (เคม) เกยรตนยมอนดบหนง มหาวทยาลย ขอนแกน พ.ศ. 2536 วทยาศาสตรมหาบณฑต (วทยาศาสตรพอลเมอร) มหาวทยาลยมหดล และ พ.ศ. 2542 Ph.D. (Polymer Engineering) The University of Akron, OH, USA สาขาว ช าการท ม คว ามสนใจ กระบวนการขนรปและตรวจสอบพอลเมอร (Polymer processing and characterization) และพอล เมอร ผสมและคอมโพสท (Polymer blends and composites) ผลงานทางว ชาการ ประกอบดวย บทความทางวชาการ 45 บทความ และรายงานวจยฉบบสมบรณ 10 ฉบบ