การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนาโนไฟบริลเซลลูโลสที่สกัดจากฟางข้าวด้วยกระบวนการปั่นเชิงกล เพื่อประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงของฟิล์มพลาสติกชีวภาพโพลีไวนิลแอลกอฮอล์/นาโนไฟบริลเซลลูโลส

บทคัดย่อ

ในงานวิจัยนี้ทำการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนาโนไฟบริลเซลลูโลสที่สกัดจากฟางข้าวเหลือทิ้งทางการเกษตรด้วยกระบวนการปั่นเชิงกล เพื่อประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงของฟิล์มพลาสติกชีวภาพโพลีไวนิลแอลกอฮอล์/นาโนไฟบริลเซลลูโลส การลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเซลลูโลสภายใต้เงื่อนไขการเปลี่ยนแปลงเวลาในการปั่นเชิงกล 0, 30 และ 60 นาที ที่ความเร็วรอบ 25,000 รอบต่อนาที ผลการศึกษาพบว่า เวลาในการปั่น 60 นาที ส่งผลต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเซลลูโลสจาก 5.01 0.38  ไมโครเมตร ลดลงเป็น 16.31 1.31 นาโนเมตร ลักษณะทางกายภาพ ลักษณะทางโครงสร้าง และหมู่ฟังก์ชันและพันธะทางเคมีของเส้นใยเซลลูโลสที่สกัดได้ ยืนยันการเป็นเซลลูโลสชนิด  ผลการศึกษาลักษณะทางพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเซลลูโลสลดลงถึงระดับนาโนเมตร ขนาดที่เล็กลงจากกระบวนการปั่นเชิงกล ส่งผลต่อการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอของเซลลูโลส เป็นผลดีต่อการประยุกต์เป็นวัสดุเสริมแรงในกระบวนการขึ้นรูปฟิล์มพลาสติกชีวภาพในเมทริกซ์โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ผลการศึกษาการขึ้นรูปอัตราส่วนปริมาณโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ต่อนาโนไฟบริลเซลลูโลส (PVA:NFC) 10:0 7:3 5:5 3:7 และ 0:10 พบว่าเมื่อปริมาณนาโนไฟบริลเซลลูโลสเพิ่มขึ้น ฟิล์มพลาสติกชีวภาพจากเดิมที่มีลักษณะใส โปร่งแสง จะมีความโปร่งแสงลดลงตามปริมาณของเส้นใยที่เพิ่มขึ้น จากการศึกษาสมบัติเชิงแสงพบว่าปริมาณเซลลูโลสที่เพิ่มขึ้น ส่งผลต่อความสามารถในการป้องกันรังสียูวีและวิซิเบิลที่ดีขึ้น นอกจากนี้ผลการศึกษาสมบัติเชิงกลพบว่าปริมาณนาโนไฟบริลเซลลูโลสยังส่งผลต่อค่าความแข็งแรงดึง ณ จุดครากให้มีค่าเพิ่มขึ้น และมีค่าสูงสุดเท่ากับ 7.12 0.22 เมกะปาสคาล เมื่อเติมวัสดุเสริมแรงนาโนไฟบริลเซลลูโลสในอัตราส่วน 7:3 ลงในสายโซ่เมทริกซ์โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ทำให้เกิดการถ่ายโอนน้ำหนักในฟิล์มได้ดี ทำให้ค่ายังมอดูลัสของฟิล์มเพิ่มขึ้นอย่างเด่นชัด โดยรวมแล้วงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของเส้นใยนาโนเซลลูโลสที่สกัดจากฟางข้าวเหลือทิ้งทางการเกษตร สามารถประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเสริมแรงในฟิล์มพลาสติกชีวภาพ PVA:NFC โดยเน้นความสำคัญของการปรับสัดส่วนของ PVA:NFC เพื่อปรับปรุงสมบัติของฟิล์มพลาสติกชีวภาพให้เหมาะสม