ผลกระทบของแคลเซียมคาร์บอเนตต่อสมบัติทางความร้อนและสมบัติทางกลของวัสดุเชิงประกอบชีวภาพพีแอลเอ/พีบีเอทีที่ผ่านการขึ้นรูปซ้ำ

Effect of Calcium Carbonate on Thermal Properties and Mechanical Properties of Reprocessed PLA/PBAT Biocomposite

Abstract

     พอลิเมอร์ผสม PLA/PBAT (ชื่อทางการค้า Ecovio) เป็นพลาสติกที่สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติโดยมีสมบัติเป็นพลาสติกชีวภาพที่มีความแข็งแรงและความเหนียว แต่การขึ้นรูปด้วยความร้อนซ้ำจะส่งผลให้สมบัติของผลิตภัณฑ์พลาสติกเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะศึกษาผลของการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตต่อสมบัติทางความร้อนและสมบัติทางกลของพลาสติกชีวภาพ Ecovio ที่ผ่านการขึ้นรูปซ้ำ ซึ่งจากการศึกษาด้วยเทคนิค melt flow index, DSC, TGA, การทดสอบแรงดึง และ การทดสอบแรงกระแทก พบว่า การขึ้นรูปซ้ำด้วยกระบวนการอัดรีดเป็นจำนวน 3 ครั้ง ส่งผลให้พลาสติกชีวภาพ Ecovio มีค่าดัชนีการไหลเพิ่มขึ้น อัตราการตกผลึกและการหลอมผลึกเพิ่มขึ้น ในขณะที่เสถียรภาพทางความร้อนลดลง เมื่อศึกษาผลของการเติมแคลเซียมคาร์บอเนต พบว่า การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตส่งผลให้มี Tc, Tcc และ Tm เพิ่มขึ้นในขณะที่เสถียรภาพทางความร้อนลดลง ในด้านสมบัติทางกล พบว่า ค่าความทนทานต่อแรงกระแทก และความทนทานต่อแรงดึง มีค่าลดลงอย่างชัดเจนตามปริมาณการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากการมีแรงยึดเหนียวระหว่างผิวที่ไม่ดีระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนตและ Ecovio ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากผลการทดสอบ SEM นอกจากนี้การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณที่มากขึ้น  ยังส่งผลให้ค่าดัชนีการไหลของ Ecovio ลดลง สำหรับผลของการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตลงใน Ecovio และผ่านการขึ้นรูปซ้ำ พบว่าสมบัติทางความร้อนและทางกลคล้ายคลึงกับ Ecovio ที่ไม่ผ่านการขึ้นรูปซ้ำ   

     The blend of PLA/PBAT (commercial name is Ecovio) is a biodegradable plastic which has high strength and toughness. However, the properties of plastic are typically changed when it was reprocessed. Therefore, this research interested in investigating the effect of calcium carbonate on thermal properties and mechanical properties of reprocessed Ecovio. In this study, Ecovio and Ecovio-CaCO₃ compound were reprocessed in a twin-screws extruder by three processing cycles. Melt flow index, DSC, TGA, tensile and impact testing were studied. With raising the number of the extrusion cycles, the melt flow index, the rate of crystallization and the rate of melting clearly increased but the thermal stability slightly diminished. Ecovio and reprocessed Ecovio were reinforced by calcium carbonate particles through melt compounding. Higher Tc, Tcc and Tm were found in reprocessed composite but the melt flow index and the thermal stability of the reprocessed composites were lower than neat Ecovio. With the increasing of calcium carbonate particles, tensile strength and impact strength clearly diminished. The changes in mechanical properties were caused by the low interfacial adhesion between calcium carbonate and Ecovio that was confirmed by SEM. The properties of the reprocessed composites were similar to the first processing of neat Ecovio that was fabricated without reprocessing.