วัสดุเชิงประกอบของพอลิแล็กทิกแอซิดและเส้นใยเซลลูโลส

จาก ChulaPedia

วัสดุเชิงประกอบของพอลิแล็กทิกแอซิดและเส้นใยเซลลูโลส ผู้แต่งบทความ: นางสาว วรวดี สุชัยยะ อาจารย์ที่ปรึกษา: รศ.ดร.ดวงดาว อาจองค์ ภาควิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวัสดุที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อลดปัญหาขยะพลาสติกอย่างยั่งยืน พอลิแล็กทิกแอซิดจัดเป็นพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย

เนื่องจากสามารถย่อยสลายได้ มีสมบัติเชิงกล เช่น ความทนต่อแรงดึงและค่ายังมอดุลัสที่สูง และสามารถผลิตขึ้นรูปได้ง่ายด้วยเทคนิคเดียวกับพอลิเมอร์ทางการค้าทั่วไป
อย่างไรก็ตามพอลิแล็กทิกแอซิดมีราคาที่ค่อนข้างแพงเมื่อเทียบกับพอลิเมอร์ทางการค้า เช่นพอลิโอเลฟินส์และพอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตและมีความเปราะสูง วิธีที่นิยมในการลดราคาต้นทุนและปรับปรุงสมบัติต่างๆ
ของพอลิแล็กทิกแอซิดคือการนำพอลิแล็กทิกแอซิดมาผสมกับพอลิเมอร์ธรรมชาติ เช่น แป้งมันสำปะหลัง หรือยางธรรมชาติโดยพบว่าสามารถช่วยลดต้นทุนการผลิตและช่วยเพิ่มสมบัติการยืดตัวของพอลิแล็กทิกแอซิดได้ แต่ส่งผลให้ค่าการทนต่อแรงดึงและค่ายังมอดุลัสลดลง นอกจากนี้การผสมพอลิแล็กทิกแอซิดและผงเซลลูโลสที่มีขนาดในระดับไมโครเมตรและนาโนเมตรเป็นอีกวิธีหนึ่งที่เริ่มได้รับความนิยม 

เนื่องจากเซลลูโลสประเภทดังกล่าวสามารถเตรียมได้จากเส้นใยธรรมชาติซึ่งมีราคาถูก สามารถหาได้ง่าย และเซลลูโลสที่เตรียมได้มีพื้นที่ผิวสัมผัสสูง และสามารถย่อยสลายได้ โดยการผสมพอลิแล็กทิกแอซิดและผงเซลลูโลสที่มีขนาดในระดับไมโครเมตร สามารถช่วยลดต้นทุนการผลิต เนื่องจากสามารถเติมลงในวัสดุเชิงประกอบได้ในปริมาณที่มากถึงร้อยละ 40 โดยน้ำหนักและสามารถเพิ่มสมบัติการทนต่อแรงดึงของพอลิแล็กทิกแอซิดได้ ส่วนการผสมพอลิแล็กทิกแอซิดและผงเซลลูโลสที่มีขนาดในระดับนาโนเมตร กำลังเป็นที่สนใจในการมุ่งเน้นที่จะพัฒนาสมบัติต่าง ๆ ของพอลิแล็กทิกแอซิด เนื่องจากวัสดุนาโนเชิงประกอบโดยทั่วไปมีสมบัติที่ดีหลายประการเช่น สมบัติเชิงกล การป้องกันการซึมผ่านแก๊สที่ดี และยังคงสามารถย่อยสลายได้ทางธรรมชาติ โดยใช้สารเติมแต่งในปริมาณที่น้อย อย่างไรก็ตามการผสมระหว่างพอลิแล็กทิกแอซิดและเซลลูโลสมีความเข้ากันได้ไม่ค่อยดีนักเนื่องจากพอลิแล็กทิกแอซิดแสดงสมบัติความไม่ชอบน้ำ ส่วนเซลลูโลสแสดงสมบัติความชอบน้ำ จึงส่งผลให้สมบัติต่างๆ เช่น สมบัติการยืดตัวของพอลิแล็กทิกแอซิดลดลงซึ่งโดยทั่วไปสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างพอลิแล็กทิกแอซิดและเซลลูโลสด้วยการเติมสารคู่ควบ ได้แก่ สารคู่ควบไซเลน เมทิลีนไดฟีนิลไดไอโซไซยาเนต และพอลิแล็กทิกแอซิดกราฟต์มาเลอิกแอนไฮไดรด์ นอกจากนี้การศึกษาพบว่าได้มีงานวิจัยที่ศึกษาการใช้ เซลลูโลสเอสเทอร์หรืออนุพันธ์ของเซลลูโลส

มาเป็นสารคู่ควบให้กับพอลิแล็กทิกแอซิด และเซลลูโลส เนื่องจากเซลลูโลสเอสเทอร์มีหมู่แอลคิลเอสเทอร์ที่แสดงสมบัติไม่ชอบน้ำ และมีหมู่ไฮดรอกซิลที่เหลืออยู่บนโครงสร้างเซลลูโลสที่แสดงสมบัติความชอบน้ำ 

ด้วยสมบัติดังกล่าวทำให้เซลลูโลสเอสเทอร์สามารถนำมาใช้ปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างพอลิแล็กทิกแอซิด และเซลลูโลสได้