15
18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์ 4.1 การสังเคราะห์และศึกษาลักษณะเฉพาะของพอลิแล็กไทด์และเคลย์ 4.1.1 ้าหนักโมเลกุลเฉลี่ยเชิงความหนืด ในงานวิจัยนี้ทาการสังเคราะห์ poly(L-lactide) (PLLA) และ poly(D-lactide) (PDLA) โดยวิธีการเปิดวง (ring opening polymerisation) ของมอนอเมอร์ชนิด L-lactide และ D-lactide ตามลาดับ ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน ทีอุณหภูมิ 165 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง พอลิเมอร์ที่ได้จากการสังเคราะห์จะผ่านการทาให้บริสุทธิ์โดยการละลาย ในคลอโรฟอร์มและตกตะกอนในนอร์มอลเฮกเซน แล้วทาให้แห้งโดยการอบสุญญากาศที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เป็น เวลา 24 ชั่วโมง นาพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ได้มาหานาหนักโมเลกุล ด้วยเทคนิค diluted-solution viscometry ที25 องศา เซลเซียส โดยใช้คลอโรฟอร์มเป็นตัวทาละลาย ซึ่งได้ค่า intrinsic viscosity, [], เท่ากับ 2.5481 เดซิลิตรต่อกรัม และ คานวณค่าน้าหนักโมเลกุลเฉลี่ยเชิงความหนืด (viscosity-average molecular weight, M v ) จากสมการ Mark-Houwink ได้เท่ากับ 106,451 กรัมต่อโมล (ตารางที่ 4.1) แสดงให้เห็นว่าสภาวะในการสังเคราะห์ที่ใช้มีความเหมาะสม เนื่องจากพอ ลิแล็กไทด์เกิดการสลายตัวไม่มากนัก ตารางที4.1 แสดงค่าความหนืด [] และน้าหนักโมเลกุลเฉลี่ยเชิงความหนืด (M v ) ของพอลิแล็กไทด์ สารที่สังเคราะห์ได้ [](dl/g) M v (g/mol) Polylactide 2.5481 106,451 4.1.2 สมบัติการเปลี่ยนสถานะเชิงความร้อน สมบัติการเปลี่ยนสถานะเชิงความร้อน ( thermal transition properties) ของพอลิแล็กไทด์ ได้แก่ อุณหภูมิ เปลี่ยนคล้ายแก้ว (glass transition temperature, T g ) อุณหภูมิหลอม ( melting temperature, T m ) ค่าความร้อนของ การหลอม ( heat of melting, ∆H m ) ของพอลิแล็กไทด์ วิเคราะห์ได้จาก DSC thermograms ดังรูปที4.1 พบว่า พอลิ แล็กไทด์บริสุทธิ์แสดงสมบัติของพอลิเมอร์กึ่งผลึก ( semi-crysalline polymer) โดยมีค่า T g ที่ 57.3 องศาเซลเซียส ค่า T m ที่ 172.1 องศาเซลเซียส และค่า ∆H m เท่ากับ 43.8 จูลต่อกรัม ซึ่งสามารถคานวณความเป็นผลึกได้ร้อยละ 46.7

บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

18

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณ

4.1 การสงเคราะหและศกษาลกษณะเฉพาะของพอลแลกไทดและเคลย 4.1.1 น าหนกโมเลกลเฉลยเชงความหนด ในงานวจยนท าการสงเคราะห poly(L-lactide) (PLLA) และ poly(D-lactide) (PDLA) โดยวธการเปดวง (ring opening polymerisation) ของมอนอเมอรชนด L-lactide และ D-lactide ตามล าดบ ภายใตบรรยากาศไนโตรเจน ทอณหภม 165 องศาเซลเซยสเปนเวลา 2 ชวโมง พอลเมอรทไดจากการสงเคราะหจะผานการท าใหบรสทธโดยการละลายในคลอโรฟอรมและตกตะกอนในนอรมอลเฮกเซน แลวท าใหแหงโดยการอบสญญากาศทอณหภม 50 องศาเซลเซยส เปนเวลา 24 ชวโมง

น าพอลเมอรทสงเคราะหไดมาหาน าหนกโมเลกล ดวยเทคนค diluted-solution viscometry ท 25 องศา

เซลเซยส โดยใชคลอโรฟอรมเปนตวท าละลาย ซงไดคา intrinsic viscosity, [], เทากบ 2.5481 เดซลตรตอกรม และค านวณคาน าหนกโมเลกลเฉลยเชงความหนด (viscosity-average molecular weight, Mv) จากสมการ Mark-Houwink ไดเทากบ 106,451 กรมตอโมล (ตารางท 4.1) แสดงใหเหนวาสภาวะในการสงเคราะหทใชมความเหมาะสม เนองจากพอลแลกไทดเกดการสลายตวไมมากนก

ตารางท 4.1 แสดงคาความหนด [] และน าหนกโมเลกลเฉลยเชงความหนด (Mv) ของพอลแลกไทด สารทสงเคราะหได [](dl/g) Mv(g/mol)

Polylactide 2.5481 106,451

4.1.2 สมบตการเปลยนสถานะเชงความรอน สมบตการเปลยนสถานะเชงความรอน (thermal transition properties) ของพอลแลกไทด ไดแก อณหภมเปลยนคลายแกว (glass transition temperature, Tg) อณหภมหลอม (melting temperature, Tm) คาความรอนของการหลอม (heat of melting, ∆Hm) ของพอลแลกไทด วเคราะหไดจาก DSC thermograms ดงรปท 4.1 พบวา พอลแลกไทดบรสทธแสดงสมบตของพอลเมอรกงผลก (semi-crysalline polymer) โดยมคา Tg ท 57.3 องศาเซลเซยส คา Tm ท 172.1 องศาเซลเซยส และคา ∆Hm เทากบ 43.8 จลตอกรม ซงสามารถค านวณความเปนผลกไดรอยละ 46.7

Page 2: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

19

รปท 4.1 DSC เทอรโมแกรมของ polylactide ทสงเคราะหได (ค านวณจากการขนตอนการใหความรอนครงทสอง)

4.1.3 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนของเคลย

การเสถยรตอความรอนของเคลยศกษาโดยใชเครอง TGA ภายใตบรรยากาศไนโตรเจน ดงรปท 4.2 พบวาเคลยชนด Cloisite®30B มการสลายตวทอณหภมต ากวา 100 องศาเซลเซยสเพยงเลกนอย ซงเปนอณหภมการระเหยของน า อยางไรกตามน าหนกของเคลยจะสญเสยไปอยางเหนไดชดในชวงอณหภม 200 องศาเซลเซยส ถง 600 องศาเซลเซยส ซงน าหนกทสญหายในชวงอณหภมนเปนการสลายตวของสาร organic modifier [13, 14] และการสลายตวทอณหภมสงกวา 800 องศาเซลเซยสเกยวของกบปฏกรยา dehydroxylation ของเคลย ปรมาณสาร organic modifier ค านวณจากน าหนกทสญหายไป ณ อณหภม 800 องศาเซลเซยส แสดงผลดงตารางท 4.2

Page 3: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

20

รปท 4.2 TGA เทอรโมแกรมของเคลย ตารางท 4.2 รอยละของน าหนกทสญหายค านวณจาก TGA เทอรโมแกรม

เคลย ขอมลทางการคา ขอมลทไดจากเครอง TGA ความช น (wt%) Organic (wt%) ความช น(a) (wt%) Organic(b) (wt%)

Cloisite ®30B Max 2 30 0.5 24

(a) ค านวณทอณหภม 100C , (b) ค านวณทอณหภม 800C 4.2 การศกษาลกษณะเฉพาะของ stereocomplex polylactide และ stereocomplex polylactide-clay nanocomposites 4.2.1 การศกษาสมบตการเปลยนสถานะเชงความรอนดวยเทคนค differential scanning calorimetry 4.2.1.1 ผลของอตราสวน PLLA ตอ PDLA

สมบตการเปลยนสถานะเชงความรอนของ polylactide บรสทธและ stereocomplex polylactide ทไดจากการวเคราะหดวยเทคนค DSC ในขนตอนการใหความรอนครงทสอง แสดงดงรปท 4.3 หลงจากท าการผสม PLLA กบ PDLA เพอเตรยม stereocomplex polylactide พบวาเมอปรมาณ PDLA เทากบรอยละ 20, 30 และ 40 ตามล าดบ stereocomplex polylactide มอณหภมหลอมของ homo crystal (Tm,hc) และอณหภมหลอมของ stereocomplex crystal (Tm,sc) ทใกลเคยงกนในชวง 168-171 องศาเซลเซยส และ 224-225 องศาเซลเซยสตามล าดบ โดยรอยละความเปนผลกแบบโฮโม (%Xhc) มแนวโนมลดลงและรอยละความเปนผลกแบบสเตอรโอคอมเพลกซ (%Xsc) มแนวโนมเพมขน

Page 4: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

21

เมอปรมาณ PDLA เพมขน (รปท 4.2) โดยในอตราสวน PLLA:PDLA 80:20, 70:30 และ 60:40 มปรมาณผลกแบบโฮโมรอยละ 35.0, 22.3 และ 14.0 และเกดผลกแบบสเตอรโอคอมเพลกซ รอยละ 10.9, 21.6 และ 26.4 ตามล าดบ (ตารางท 4.3) ชใหเหนวาปรมาณอตราสวนระหวาง PLLA และ PDLA สามารถควบคมอตราการเกด stereocomplex polylactide ได อยางไรกตาม stereocomplex ทมอตราสวน PLLA:PDLA 80:20, 70:30 และ 60:40 ยงมสวนทเปนผลกแบบโฮโม แสดงวาในอตราสวนดงกลาวขางตนยงไมสามารถเกด stereocomplex ไดอยางสมบรณ ซงสอดคลองกบงานวจยของ Ikada et al [11] ซงเตรยม stereocomplex crystal แบบสมบรณไดจากการผสม PDLA:PLLA ในอตราสวน 50:50 เทานน

รปท 4.3 DSC เทอรโมแกรมของ polylactide และ stereocomplex polylactide ทมอตราสวนของ

PLLA : PDLA แตกตางกน ตารางท 4.3 แสดงอณหภมหลอม การเปลยนแปลงเอนทาลปของการหลอม ความเปนผลกของ polylactide และ stereocomplex polylactide ทมอตราสวน PLLA:PDLA แตกตางกน

ตวอยาง Tm, hc (C) ∆Hhc (J/g) Xhc (%) Tm,sc (C) ∆Hsc (J/g) Xsc (%)

PLLA 172.1 43.8 46.7 - - - 80L20D 171.1 34.0 35.0 225.3 15.5 10.9 70L30D 168.6 20.9 22.3 224.1 30.7 21.6 60L40D 169.9 13.2 14.0 224.4 37.6 26.4

4.2.1.2 ผลของสารเพมความยาวสายโซ (chain extender)

เมอท าการเตรยม stereocomplex โดยเตม chain extender พบวา stereocomplex มอณหภมหลอมของผลกแบบโฮโม (Tm,hc) และอณหภมหลอมของผลกแบบสเตอรโอคอมเพลกซ (Tm,sc) ทใกลเคยงกนในชวง 168-171 องศาเซลเซยส และ 224-225 องศาเซลเซยสตามล าดบ โดยรอยละความเปนผลกแบบโฮโม (%Xhc) มแนวโนมเพมขน แตรอย

PLLA

80L20D

70L30D

60L40D

Page 5: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

22

ละความเปนผลกแบบสเตอรโอคอมเพลกซ (%Xsc) มแนวโนมลดลงเมอเปรยบเทยบในอตราสวน PLLA:PDLA เดยวกน ชใหเหนวาการเตม chain extender มผลตอความเปนผลก

รปท 4.4 DSC เทอรโมแกรมของ polylactide และ stereocomplex polylactide-chain extender ทม อตราสวนของ PLLA : PDLA แตกตางกน ตารางท 4.4 แสดงอณหภมหลอม การเปลยนแปลงเอนทาลปของการหลอม ความเปนผลกของ polylactide และ stereocomplex polylactide-chain extender ทมอตราสวน PLLA:PDLA แตกตางกน

ตวอยาง Tm, hc (C) ∆Hhc (J/g) Xhc (%) Tm,sc (C) ∆Hsc (J/g) Xsc (%)

PLLA 172.1 43.8 46.7 - - - PLLA + 1%CE 171.1 48.0 51.7 - - -

80L20D + 1%CE 172.0 36.1 38.9 224.3 12.3 8.7 70L30D + 1%CE 171.1 30.0 32.3 223.2 20.4 14.5 60L40D + 1%CE 169.9 26.8 28.9 222.9 34.5 24.5

4.2.1.3 ผลของการเตมเคลย

เมอท าการศกษาผลของการผสมเคลยใน polylactide และ stereocomplex พบวาการเตมเคลยท าใหอณหภมการหลอมของ polylactide และ stereocomplex ลดลง (รปท 4.5) นอกจากนการเตมเคลยลงใน polylactide ท าใหรอยละความเปนผลกแบบโฮโมเพมขนจาก 46.7 เปน 54.4 (ตารางท 4.5) แสดงใหเหนวาเคลยท าหนาทเปนสารกอใหเกดผลก (nucleating agent)

60L40D+CE

70L30D+CE

80L20D+CE

PLLA

Page 6: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

23

อยางไรกตามในกรณของ stereocomplex polylactide-clay nanocomposites ใหผลการทดลองทตรงกนขาม โดยเคลยท าใหความเปนผลกของ stereocomplex ลดลง ชใหเหนวาเคลยรบกวนการเกดผลก โดยโมเลกลของพอลเมอรเขาไปอยในชนซลเคตของเคลย ยกตวอยาง เชน stereocomplex ทมอตราสวน PLLA:PDLA (60:40) มรอยละความเปนผลกแบบโฮโมลดลงจาก 14.0 เหลอเพยง 4.0 และรอยละความเปนผลกแบบ stereocomplex ลดลงจาก 26.4 เหลอเพยง 15.5 เมอเตมเคลยปรมาณรอยละ 3 โดยน าหนก

เ รปท 4.5 DSC เทอรโมแกรมของ polylactide และ stereocomplex polylactide-clay composites ทม อตราสวนของ PLLA : PDLA แตกตางกน

ตารางท 4.5 แสดงอณหภมหลอม การเปลยนแปลงเอนทาลปของการหลอม ความเปนผลกของ polylactide และ stereocomposite polylactide-clay composites ทมอตราสวน PLLA:PDLA แตกตางกน

ตวอยาง Tm, hc (C) ∆Hhc (J/g) Xhc (%) Tm,sc (C) ∆Hsc (J/g) Xsc (%)

PLLA 172.1 43.8 46.7 - - - PLLA + 3%clay 168.4 49.4 54.4 - - -

80L20D + 3%clay 169.8 28.4 31.2 221.4 9.7 7.0 70L30D + 3%clay 167.9 12.0 13.2 221.7 26.6 19.3 60L40D + 3%clay 167.3 4.9 4.0 221.6 21.4 15.5

60L40D+3%clay

y 60L40D+CE

70L30D+3%clay

80L20D+3%clay

Neat PLLA

Page 7: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

24

4.2.1.4 ผลของสารเพมความยาวสายโซและเคลย polylactide ทมการเตมทง chain extender และ clay พบวารอยละความเปนผลกแบบ โฮโมเพมขนจาก

46.7 เปน 55.3 ชใหเหนวาทง chain extender และ clay เปนสารชวยกอใหเกดผลก แตกรณของ stereocomplex ไดผลตรงกนขาม

รปท 4.6 DSC เทอรโมแกรมของ polylactide และ stereocomplex polylactide-clay-chain extender nanocomposites ทมอตราสวนของ PLLA : PDLA แตกตางกน ตารางท 4.6 แสดงอณหภมหลอม การเปลยนแปลงเอนทาลปของการหลอม ความเปนผลกของ polylactide และ stereocomplex polylactide-clay-chain extender nanocomposites ทมอตราสวน PLLA:PDLA แตกตางกน

ตวอยาง Tm, hc (C) ∆Hhc (J/g) Xhc (%) Tm,sc (C) ∆Hsc (J/g) Xsc (%)

PLLA 172.1 43.8 46.7 - - - PLLA+

1%CE+3%clay 170.9 49.8 55.3 - - -

80L20D + 1%CE+3%clay

167.8 16.2 18.0 218.6 4.9 3.6

70L30D + 1%CE+3%clay

166.6 8.6 9.5 219.6 25.8 18.9

PLLA + CE + 3%clay

80L20D+CE+ 3%clay

70L30D+CE + 3%clay

60L30D+CE + 3%clay

Page 8: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

25

60L40D + 1%CE+3%clay

164.4 1.6 1.8 219.8 42.4 31.1

4.2.2 การศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค Thermogravimetric analysis 4.2.2.1 ผลของอตราสวน PLLA ตอ PDLA

จากการทดสอบเสถยรภาพทางความรอนของ stereocomplex ทเตรยมดวยวธหลอมผสม โดยการใหความรอนจากอณหภมหองถง 900 องศาเซลเซยส ดวยอตราการเพมอณหภมเทากบ 20 องศาเซลเซยสตอนาท ไดเทอรโมแกรมแสดงดงรปท 4.7

รปท 4.7 TGA เทอรโมแกรม ของ polylactide และ stereocomplex polylactide ทอตราสวนของ PLLA : PDLA แตกตางกน

เมอเปรยบเทยบการสญเสยน าหนก (weight loss) ระหวาง stereocomplex และ polylactide พบวาอณหภมการเสอมสลาย (decomposition temperature) ของ stereocomplex มคาสงกวาอณหภมการเสอมสลายของ polylactide โดย stereocomplex ทมอตราสวนของ PLLA:PDLA เทากบ 80:20 ทนตอความรอนมากทสด โดยมปรมาณการสญเสยน าหนกรอยละ 25 และรอยละ 50 เพมขนถง 12 องศาเซลเซยส และ 6 องศาเซลเซยส ตามล าดบ การเพมขนของเสถยรภาพทางความรอนของ stereocomplex เนองจากการเกดอนตรกรยาทแขงแรง (strong interaction) ระหวางสายโซโมเลกล L-lactide และ D-lactide ซงมผลท าใหการเคลอนไหวของโมเลกลลดลง [15, 16] ตารางท 4.7 อณหภมทแสดงปรมาณน าหนกทสญหายไปรอยละ 25 (T25) และอณหภมทแสดงปรมาณน าหนก

Page 9: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

26

ทสญหายไปรอยละ 50 (T50) ของ polylactide และ stereocomplex polylactide ทอตราสวน แตกตางกน

ตวอยาง T25, C T50, C PLLA 333.0 359.5

80L20D 345.6 365.8 70L30D 342.9 364.8 60L40D 343.8 362.3

4.2.2.2 ผลของสารเพมความยาวสายโซ

การเตมสารเพมความยาวสายโซลงใน stereocomplex ไมมผลในการเพมเสถยรภาพทางความรอน ในทางตรงกนขาม การมสารเพมความยาวสายโซท าใหการทนตอความรอนลดลงเมอเปรยบเทยบกบ stereocomplex ทอตราสวนเดยวกน แสดงดงตารางท 4.8 ตารางท 4.8 อณหภมทแสดงปรมาณน าหนกทสญหายไปรอยละ 25 (T25) และอณหภมทแสดงปรมาณน าหนก ทสญหายไปรอยละ 50 (T50) ของ polylactide และ stereocomplex polylactide-chain extender

ตวอยาง T25, C T50, C PLLA 333.0 359.5

80L20D+1%CE 330.7 356.5 70L30D+1%CE 329.7 356.6 60L40D+1%CE 333.0 359.6

4.2.2.3 ผลของเคลย

โดยทวไป การผสมเคลยเขากบพอลเมอร จะท าใหพอลเมอรมเสถยรภาพทางความรอนเพมขน เนองจากเคลยแสดงสมบตเปนฉนวนไฟฟาทด [17-18] แตจากการทดลองพบวา การเตมเคลยลงใน polylactide และ stereocomplex ท าใหเสถยรภาพทางความรอนลดลง โดยปรมาณน าหนกทสญหายไปรอยละ 25 และรอยละ 50 ม

อณหภมลดลง 8-10C ทงนอาจเนองมาจากการกระจายตวของเคลยในคอมพอสทไดไมด โดยเคลยจะท าหนาทเปนสารปองกนความรอนใหแกพอลเมอรกตอเมอมการกระจายตวทดหรอคอมพอสทเกดโครงสรางแบบแยกเปนแผน [19] หรออาจเกดจากเคลยไปรบกวนการเกดอนตรกรยา (interaction) ระหวาง PDLA และ PLLA ท าใหเสถยรภาพทางความรอนลดลง [20]

Page 10: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

27

ตารางท 4.9 อณหภมทแสดงปรมาณน าหนกทสญหายไปรอยละ 25 (T25) และอณหภมทแสดงปรมาณน าหนก ทสญหายไปรอยละ 50 (T50) ของ polylactide และ stereocomplex polylactide-clay composites

ตวอยาง T25, C T50, C PLLA 333.0 359.5

80L20D+3%clay 325.2 352.5 70L30D+3%clay 322.1 350.4 60L40D+3%clay 324.1 351.1

ตารางท 4.10 อณหภมทแสดงปรมาณน าหนกทสญหายไปรอยละ 25 (T25) และอณหภมทแสดงปรมาณน าหนก ทสญหายไปรอยละ 50 (T50) ของ polylactide และ stereocomplex polylactide-clay-chain extender composites

ตวอยาง T25, C T50, C PLLA 333.0 359.5

80L20D+1%CE + 3%clay 326.2 353.7 70L30D+1%CE + 3%clay 326.1 352.9 60L40D+ 1%CE + 3%clay 325.8 353.1

4.2.2.4 ผลของเคลยและสารเพมความยาวสายโซ

การเตมเคลยและสารเพมความยาวสายโซลงใน stereocomplex ท าใหเสถยรภาพทางความรอนของ stereocomplex ลดลง แตเมอเทยบกบการเตมเคลยอยางเดยว พบวาอณหภมทปรมาณน าหนกของสารหายไปรอยละ 25 สงกวา ยกตวอยางเชน ในกรณของ 70L30D+3% clay มอณหภมท T25 เทากบ 322.1 องศาเซลเซยส ในขณะท 70L30D+1%CE+3%clay มอณหภมท T25 เทากบ 326.1 องศาเซลเซยส 4.2.3 การศกษาการเกด stereocomplex และ nanocomposite structures ดวยเทคนค wide angle X-ray diffraction 4.2.3.1 ผลของอตราสวน PLLA ตอ PDLA

การเกด stereocomplex สามารถตรวจสอบไดโดยใชเทคนค Wide-Angle X-ray Diffraction ผลการทดลอง

แสดงดงรปท 4.xx พบวาตวอยางทเปน PLLA ปรากฏพคหลกท 2 เทากบ 17 และ 19 ในขณะท stereocomplex

ทมอตราสวน PLLA:PDLA (80:20) พบพคทต าแหนง 2 เทากบ 12, 17, 19, 21 และ 24 แสดงใหเหนวายงเกดยงเกด stereocomplex ยงไมสมบรณ และเมออตราสวนของ PDLA เพมขนเปนรอยละ 40 โดยน าหนก พบวาพคท

Page 11: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

28

ต าแหนง 2 เทากบ 17 และ 19 มขนาดลดลง จนเกอบหายไป ซงยนยนไดวาเมออตราสวนของ PLLA:PDLA เปน 1:1 มแนวโนมเกด stereocomplex ไดสมบรณ ผลการทดลองทไดสอดคลองกบผลจาก DSC เปนอยางด

รปท 4.8 แสดงลกษณะโครงสรางผลกของ stereocomplex polylactide 4.2.3.2 ผลของเคลยทมตอความเปนผลก

ในการศกษาโครงสรางของนาโนคอมพอสทวาเปนโครงสรางแบบแทรก (intercalated structure) หรอแบบแยกเปนแผน (exfoliated structure) สามารถวเคราะหจากคาพคสงสดใน X-ray pattern หากพคทไดจาก เทคนค WAXD มการเลอนไปในองศาทต ากวา แสดงใหเหนวาสายโซโมเลกลของพอลเมอรเขาไปอยในชนซลเคตของเคลยและเกดโครงสรางเปน intercalated structure แตหากไมมพคจาก WAXD แสดงวาเกด exfoliated structure หรออาจเกดจากชนของเคลยไมมความเปนระเบยบ [13]

2 6 10 14 18 22 26

2

Neat PLLA

80L20D

70L30D

60L40D

Page 12: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

29

รปท 4.9 แสดงลกษณะโครงสรางผลกของ stereocomplex polylactide-clay nanocomposites ทอตราสวน ของ PLLA : PDLA แตกตางกน

รปท 4.10 แสดงลกษณะโครงสรางผลกของ neat clay และ 70L30D+3%clay

จากรปท 4.9 พบวาการเตมเคลยไมมผลตอต าแหนง diffraction peak ของ stereocomplex ชใหเหนวาเคลย

ไมไดท าใหโครงสรางของ stereocomplex เปลยนไป แตการเตมเคลยท าให diffraction peak ทต าแหนง 2 = 5 หรอ d-spacing = 1.80 nm หายไป (รปท 4.10) ซงแสดงใหเหนวาสายโซโมเลกลของ PLLA และ/หรอ PDLA เขาไปอย

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

2

2 4 6 8 102

Neat clay 70L30D + 3%clay

Neat clay

80L20D

80L20D+3%clay

70L30D

70L30D+3%clay

60L40D

60L40D+3%

clay

Page 13: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

30

ในชนของเคลย แลวท าใหชนของเคลยแยกเปนแผน (exfoliated) หรออาจเกดจากชนของเคลยไมมความเปนระเบยบเนองจากบางสวนของสายโซโมเลกลเขาไปในชนซลเคต

อยางไรกตามการอาศยเพยงขอมลจาก WAXD อยางเดยวยงไมเพยงพอทจะสรปโครงสรางของนาโนคอมพอสทได ดงนนการใชเทคนค TEM เขารวม จงเปนการสนบสนนขอมลทไดจาก WAXD เปนอยางด 4.2.4 การศกษาการกระจายตวของเคลยใน stereocomplex polylactide ดวยเทคนค transmission electron microscopy

จากรปท 4.11 เมอศกษาการกระจายตวของเคลยโดยใชก าลงขยายต า (10000x) พบวาเคลย (เสนสด า) มการกระจายตวไดดทงใน Polylactide และ stereocomplex แตยงมบางสวนทจบกนเปนกอน ทงนเนองมาจากเคลยชนด Cloisite®30B มหมไฮดรอกซล (-OH groups) ทปลาย ท าใหเขากนไดดกบ polylactide ซงมหมคารบอนล (-C=O) ในโครงสราง

รปท 4.12 และ 4.13 เปนการศกษาการกระจายตวของเคลยโดยใชก าลงขยายปานกลาง (135,000x) และก าลงขยายสง ตามล าดบ พบวาโครงสรางสวนใหญยงเปนโครงสรางแบบแทรก ซงเกดจากสายโซพอลเมอรอยางนอย 1 สายโซ สามารถแทรกเขาไปในระหวางแผนของเคลย แลวท าใหระยะระหวางแผนของเคลยขยายกวางขน แตยงคงซอนกนเปนชนเชนเดม และในบางจดชนซลเคตของเคลยมการหลดออกเปนแผน ท าใหเกดโครงสรางผสมระหวางแบบแทรกและแบบแยกเปนแผน ซงสอดคลองกบผลการวเคราะหทไดจากเทคนค WAXD

a) PLLA+ 3% clay b) 70L30D + 3% clay

c) PLLA+ 1%CE + 3% clay d) 70L30D +1%CE + 3% clay

Page 14: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

31

รปท 4.11 แสดงการกระจายตวของเคลยใน polylactide และ stereocomplex polylactide-clay composites (ก าลงขยาย 10,000x)

a) PLLA+ 3% clay b) 70L30D + 3% clay

c) PLLA+ 1%CE + 3% clay d) 70L30D +1%CE + 3% clay รปท 4.12 แสดงการกระจายตวของเคลยใน polylactide และ stereocomplex polylactide-clay composites (ก าลงขยาย 135,000x)

Page 15: บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์rms.msu.ac.th/upload/research_scholar/5805031_86(17).pdf · 2015. 12. 21. · 18 บทที่ 4 ผลการทดลองและวิจารณ์

32

a) PLLA+ 3% clay b) 70L30D + 3% clay

c) PLLA+ 1%CE + 3% clay d) 70L30D +1%CE + 3% clay

รปท 4.13 แสดงการกระจายตวของเคลยใน polylactide และ stereocomplex polylactide-clay composites (ก าลงขยาย 250,000x)