Preparation and characterization of ternary blend of thermoplastic starch/poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)/poly(vinyl alcohol)

Abstract

This research aims to study the preparation of thermoplastic starch (TPS)/polyvinyl alcohol (PVOH) blend with the reactive agent as Joncryl® ADR-4300 and Dicumyl peroxide by adding poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV), poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and poly(butylene succinate) (PBS). In the first part, thermoplastic starch properties were improved by adding plasticizer to reduce viscosity and ethylene vinyl acetate to improve flowability. PVOH properties were improved by adding glycerol 20 phr and maleic anhydride 0.5 phr. It had a melting temperature of around 164 ºC. When the reactive agent was added TPS/PVOH blend showed a lower melt flow index with a higher Young’s modulus and tensile strength. The last part was to prepare TPS/PVOH with PHBV, PBS and PBAT reactive blend film. It showed a high melt flow index and lower water solubility rate but the changes in mechanical property changes were insignificant. It biodegraded in compost in only 28 days. SEM shows that PHBV, PBAT and PBS are compatible with the TPS/PVOH reactive blend film.

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อเตรียมฟิล์มพอลิเมอร์เบลนด์เทอร์โมพลาสติกสตาร์ชกับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ที่มีการเติมสารรีแอกตีฟ 2 ชนิด คือ Joncryl®ADR-4300 และ Dicumyl peroxide และเติมพอลิไฮดรอกซีบิวทีเรต-โค-ไฮดรอกซีวารีเลต (PHBV), พอลิบิวทิลีนอะดิเพท-โค-เทเรฟทาเลท (PBAT) และพอลิบิวทิลีนซักซิเนต (PBS) ตามลำดับ ในส่วนแรกทำการปรับปรุงสมบัติเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชโดยการเติมพลาสติกไซเซอร์เพื่อลดความหนืดและเอทิลีน ไวนิล อะซิเตทเพื่อช่วยในการไหล และศึกษาการปรับปรุงสมบัติพอลิไวนิลแอลกอฮอล์โดยการเติมกลีเซอรอล 20 phr และมาเลอิกแอนไฮไดรด์ 0.5 phr และจากการทดสอบทางความร้อนทำให้ทราบว่าพอลิไวนิลแอลกอฮอล์มีอุณหภูมิหลอมผลึกลดลงเหลือ 164 องศาเซลเซียส และทำการเบลนด์เทอร์โมพลาสติกกับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ ปรากฏว่าเมื่อทำการเติม PVOH ไปเพียง 30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเท่านั้น ทำให้ค่า tensile strength และค่า elongation at break เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน และเมื่อมีการเติมสารรีแอกตีฟลงไปปรากฏว่าพอลิเมอร์เบลนด์มีค่า Young’s modulus และค่า tensile strength สูงขึ้น แต่มีค่าดัชนีการไหลลดลงและเข้ากันได้ดีมากขึ้น ในส่วนสุดท้ายทำการเตรียมฟิล์มพอลิเมอร์เบลนด์เทอร์โมพลาสติกสตาร์ชกับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ที่มีการเติม PHBV, PBAT และ PBS ผ่านเครื่องอัดขึ้นรูปฟิล์มพลาสติก (cast film extruder) ปรากฏว่าเมื่อมีการเติม PHBV, PBAT และ PBS ลงไปส่งผลให้พอลิเมอร์เบลนด์มีอัตราการละลายน้ำลดลง, สามารถย่อยสลายโดยการหมักเพียง 28 วัน และจากภาพถ่ายลักษณะสัณฐานวิทยาปรากฏว่า PHBV, PBAT และ PBS เข้ากันได้ดีกับพอลิเมอร์เบลนด์ และมีสมบัติเชิงกลแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับพอลิเมอร์เบลนด์เทอร์โมพลาสติกสตาร์ชกับพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ที่ไม่มีการเติม PHBV, PBAT และ PBS ตามลำดับ