การศึกษาความเป็นไปได้ในการปรับปรุงสมบัติเชิงกลของพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตที่นำมาแปรรูปใช้ใหม่ผสมพอลิคาร์บอเนตและสารเติมแต่ง

Abstract

ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำขยะจากขวดน้ำพลาสติกมาหลอมขึ้นรูปใช้ใหม่ (RPET) ให้เหมาะสมต่อการใช้งานเชิงวิศวกรรม ได้แบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วน โดยส่วนที่ 1 เป็นการปรับปรุงสมบัติเชิงกลของ RPET ด้วยการผสมกับพอลิคาร์บอเนต (PC) ในอัตราส่วน 80/20 w/w และ chain extender 2 ชนิด ประกอบด้วย Pyromellitic dianhydride (PMDA) และ Methylene diphenyl diisocyanate (MDI) ปริมาณ 0.5, 0.7 และ 0.9 wt% พบว่าการเติม MDI ปริมาณ 0.9 wt% มีความเหมาะสมในการเชื่อมต่อสายโซ่โมเลกุลของ RPET และ RPET กับ PC มากกว่าการเติม PMDA ทุกปริมาณ ยืนยันได้จากทดสอบความหนืดของสายละลายเจือจางพอลิเมอร์ (IV) และช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ระหว่างเฟสมากขึ้นจากการที่อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) ของทั้งสองเฟสเคลื่อนที่เข้าหากัน สมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ผสมศึกษาจากการทดสอบการดึงยืดและการทดสอบความทนทานต่อแรงกระแทก ผลการทดสอบพบว่าการเติม MDI ปริมาณ 0.9 wt% ทำให้ RPET/PC มีสมบัติเชิงกลดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่า %Elongation at break และค่า Impact strength ของพอลิเมอร์ผสม ในส่วนที่ 2 เป็นการศึกษาลำดับการผสมของ glass bead เข้าไปในพอลิเมอร์ผสมระหว่าง RPET และ PC ซึ่งมีการเติม MDI ที่ส่งผลต่อสมบัติเชิงกล และสมบัติทางความร้อนของวัสดุคอมพอสิต รวมถึงศึกษาลักษณะการเคลื่อนย้าย (Migration) ของ glass bead ด้วยเทคนิค DMA พบว่าการเติม glass bead สามารถเพิ่มความเสถียรทางความร้อนและความแข็งเกร็ง (Young’s Modulus) ให้กับพอลิเมอร์ผสมได้อย่างเด่นชัด ในขณะที่ค่า % Elongation at break ลดลงจากการมี glass bead เข้าไปขัดขวางการเคลื่อนที่ของสายโซ่โมเลกุล อีกทั้ง glass bead ไม่สามารถปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกของวัสดุคอมพอสิตได้แม้จะพบการเปียกผิวที่ดีระหว่าง glass bead กับพอลิเมอร์ โดยที่การผสม glass bead กับ PC ก่อนแล้วนำไปผสมกับ RPET และเติม MDI ปริมาณ 0.9 wt% จะได้วัสดุคอมพอสิตที่มีค่า Young’s Modulus สูงที่สุดเนื่องจาก glass bead เกิดการเคลื่อนย้ายออกจากเฟส PC ที่หนืดมากกว่าไปหาเฟส RPET ได้ยาก จึงช่วยเพิ่มความแข็งเกร็งให้แก่เฟส PC และเสริมแรงให้แก่เฟส RPET ซึ่งเป็นเฟสหลักในการผสม This research was aimed to recycle plastics waste from post-consumer water bottles (poly(ethylene terephthalate) or RPET) to be used in engineering application. The study was divided into two parts. The first part was performed to improve mechanical properties of RPET by blending with polycarbonate (PC) in a ratio of 80/20 w/w and adding Pyromellitic dianhydride (PMDA) or Methylene diphenyl diisocyanate (MDI) with content of 0.5, 0.7 and 0.9 wt% as chain extenders. It was found that RPET/PC with 0.9% of MDI could increase intrinsic viscosity (IV) more effectively than using all content of PMDA. This confirms from study of intrinsic viscosity. It also improved compatibility between phases from the shifting of glass transition temperatures (Tg) of both RPET and PC phases toward each other. Mechanical properties were studied using tensile and notched Izod impact tests, which the results showed that the addition of MDI with 0.9 wt% into the RPET/PC blends improved mechanical, especially %Elongation at break and Impact strength. In the second part, effect of blending sequence of glass beads into RPET/PC blend adding MDI was studied in terms of mechanical and thermal properties of the composites. Migration pattern was also investigated by mean of DMA study. The results indicated that glass beads could improve thermal stability and increase modulus of RPET/PC significantly. But, %Elongation at break of composite decreased due to glass beads prohibited mobility of polymer molecules. Impact strength was poorly deteriorated, although good interfacial adhesion between glass beads and polymer matrix was observed. Mixing glass beads into PC, and then blended with RPET and MDI 0.9 wt% gave the highest Young’s Modulus, because glass beads could not migrate from highly viscous PC phase into RPET phase, thus they improved rigidity of PC phases and then reinforced RPET matrix phases.