การศึกษาสมบัติด้านการดูดซับความชื้นและการการปลดปล่อยปุ๋ยของพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตผสม สารดูดความชื้นที่มาจากธรรมชาติสำหรับใช้งานทางการเกษตร

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมและศึกษาสมบัติต่างๆ ของพอลิบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) ผสมสารดูดความชื้นที่มาจากธรรมชาติ คือ เม็ดแมงลัก เพื่อการประยุกต์ใช้ทางการเกษตร โดยได้แบ่งการผสมออกเป็นสองลักษณะ ได้แก่ ลักษณะแรกเป็นการผสม PBS กับเม็ดแมงลักด้วยวิธีการหลอมผสม โดยเปลี่ยนแปลงปริมาณเม็ดแมงลักในอัตราส่วนต่างๆ และลักษณะที่สองเป็นการผสม PBS กับเม็ดแมงลักเช่นเดียวกับลักษณะแรกและมีการเติมแอมโมเนียมซัลเฟต (NH4SO3) ในปริมาณคงที่ 10 phr วัสดุผสมถูกนำไปขึ้นรูปเป็นแผ่นฟิล์มแล้วศึกษาสมบัติต่างๆด้วยเทคนิค SEM FTIR TGA DSC ศึกษาสมบัติเชิงกล การดูดซับน้ำ การปลดปล่อยไอออนแอมโมเนียมในน้ำ และการย่อยสลายในดิน จากการศึกษาลักษณะทางกายภาพของเม็ดแมงลักพบว่าหลังดูดซับน้ำจะปรากฏชั้นเจลรอบเม็ดแมงลักเนื่องจากองค์ประกอบหลักของเม็ดแมงลักคือเซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลสซึ่งดูดซับน้ำได้ดี เมื่อผสม NH4SO3 ในวัสดุผสมพบว่าเกิดการเปลี่ยนตำแหน่ง IR spectrum เนื่องจากมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง NH4+ และหมู่ปลายสายโซ่ PBS ผลการศึกษา DSC พบว่าอุณหภูมิการหลอมผลึกของ PBS มีค่าลดลงในขณะที่อุณหภูมิการเกิดผลึกมีค่าเพิ่มมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าเม็ดแมงลักและอนุภาค NH4SO3 ประพฤติตัวเป็นสารก่อผลึก ค่า Modulus ของวัสดุผสมมีค่าไม่แตกต่างกันอย่างชัดเจนแต่ค่า Tensile strength และ %Elongation at break มีค่าลดลงตามปริมาณเม็ดแมงลักที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความเข้ากันไม่ได้ของแต่ละวัฏภาคซึ่งเห็นได้จากภาพ SEM ผลการศึกษาการดูดซับความชื้นพบว่าแผ่นฟิล์มวัสดุผสมดูดซับน้ำเพิ่มมากขึ้นกว่าฟิล์ม PBS บริสุทธิ์และการเติม NH4SO3 เพิ่มความสามารถในการดูดซับน้ำมากขึ้น ในขณะที่การเติม NH4SO3 เพียงอย่างเดียวใน PBS กลับลดการดูดซับน้ำ จากการศึกษาการปลดปล่อยปริมาณไอออน NH4+ ในน้ำพบว่าปริมาณไอออนถูกปลดปล่อยลดลงไปตามปริมาณของเม็ดแมงลักเพราะชั้นเจลของเม็ดแมงลักขัดขวางการแพร่ออกของไอออน สำหรับการย่อยสลายในดินพบว่าเมื่อเพิ่มปริมาณเม็ดแมงลัก การย่อยสลายของแผ่นฟิล์มเกิดเร็วขึ้น น่าจะเป็นผลมาจากการเกิดไฮโดรไลซิสของ PBS เพิ่มขึ้นจากการดูดความชื้นได้ดีเมื่อผสมเม็ดแมงลัก ดังนั้น วัสดุผสมระหว่าง PBS และเม็ดแมงลักที่มีการเติม

This research prepared and studied properties of poly(butylene succinate) (PBS) mixed with natural absorbent (Lemon basil seed) for agricultural application. The mixings were designed into 2 methods; the first method was a mixing between PBS and Lemon basil seeds (LB) by melt blending with various LB contents, and the second one was a mixing between PBS and LB in the same fashion with additional ammonium sulphate (NH4SO3) in a fixed ratio of 10 phr. The mixtures were fabricated into films and were characterized by SEM, FTIR, TGA, DSC. Mechanical properties, water absorption, ammonium ion release in water, biodegradability in soil of film samples were investigated. From physical characteristics observation, it was found that there was gel layers around LB seeds after soaking in water. This was due to main compositions of LB seeds were cellulose and hemicellulose that would absorb plenty of water. After adding NH4SO3, IR spectrum was shifted indicating there was interaction between NH4+ and PBS end groups. DSC results showed that crystalline melting temperature of PBS was decreased while crystallinity temperature was increased. It implied that both LB seeds and NH4SO3 acted as nucleating agents for PBS molecules. Modulus of film samples showed no significant different, but tensile strength and %elongation at break decreased because of incompatibility between phases from SEM images. Water absorption results presented that film samples of the mixture absorbed higher water content than neat PBS film samples, and adding NH4SO3 into these films improved water absorption ability. However, adding solely NH4SO3 into PBS reduced water absorption. From NH4+ release in water test, it showed that lower content of NH4+ ions was released when LB content was higher. This would be due to gel layers of LB particles inhibited diffusion of NH4+ ions from film samples to surrounding water. For biodegradability in soil test, it indicated that biodegradability of film