การเตรียมและสมบัติหน่วงไฟของเส้นใยเชิงประกอบเซลลูโลสฟอสเฟต/พอลิโพรพิลีน

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการเตรียมเซลลูโลสฟอสเฟตเพื่อนำไปใช้งานเป็นสารเติมแต่งที่มีสมบัติหน่วงไฟในเส้นใยพอลิโพรพิลีน โดยเริ่มจากการเตรียมไมโครคริสตัลลีนเซลลูโลสด้วยการย่อยสลายเศษเส้นใยฝ้ายเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมด้วยกรดไฮโดรคลอริก จากนั้นจึงนำไมโครคริสตัลลีนเซลลูโลสไปทำปฏิกิริยาฟอสฟอริลเลชันกับกรดฟอสฟอริกซึ่งอาศัยยูเรียเป็นตัวเร่ง ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์หลักคือเซลลูโลสฟอสเฟตและเซลลูโลสคาร์บาเมตเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียง จากการวิเคราะห์โดยเทคนิค EPMA, SEM-EDX และ FTIR พบว่าการใช้ปริมาณยูเรียสูงขึ้น จะได้เซลลูโลสฟอสเฟตที่มีปริมาณธาตุฟอสฟอรัสและไนโตรเจนอยู่ในองค์ประกอบเพิ่มขึ้น จากนั้น จึงนำเซลลูโลสฟอสเฟตที่ได้มาดัดแปรด้วยออร์แกโนซิเลน เพื่อให้เซลลูโลสฟอสเฟตเข้ากับพอลิโพรพิลีนได้ดีขึ้นดังแสดงด้วยผลการตรวจสอบสัณฐานวิทยาด้วยเทคนิค SEM และจากการตรวจสอบสมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิค TGA ยังพบว่าการดัดแปรเซลลูโลสฟอสเฟตด้วยออร์แกโนซิเลนเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนให้แก่เซลลูโลสฟอสเฟตได้ ส่งผลให้สามารถเตรียมเซลลูโลสฟอสเฟตดัดแปรด้วยออร์แกโนซิเลน/พอลิโพรพิลีนเป็นมาสเตอร์แบทช์ที่อุณหภูมิสูงได้ เมื่อนำมาสเตอร์แบทช์ที่มีความเข้มข้นของตัวเติมอยู่ร้อยละ 30 โดยน้ำหนักมาผสมกับพอลิโพรพิลีนให้มีความเข้มข้นของตัวเติมร้อยละ 5, 7.5, 10 และ 15 โดยน้ำหนัก แล้วนำไปฉีดเป็นเส้นใยเชิงประกอบ พบว่าอนุภาคของตัวเติมมีขนาดใหญ่กว่ารูสปินเนอเรตทำให้เกิดการอุดตันเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการขึ้นรูปเส้นใยเชิงประกอบจนส่งผลให้เส้นใยที่ได้มีปริมาณฟิลเลอร์เป็นองค์ประกอบน้อยมาก (ประมาณร้อยละ 1 โดยน้ำหนัก จึงไม่มีผลให้เส้นใยเชิงประกอบหน่วงไฟได้ แต่พบว่าฟิลเลอร์ยังคงช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนให้แก่เส้นใยเชิงประกอบได้เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยพอลิโพรพิลีน โดยฟิลเลอร์นี้ทำหน้าที่เป็นตัวหล่อลื่นจึงช่วยลดแรงเสียดทานระหว่างสายโซ่โมเลกุลของพอลิโพรพิลีนระหว่างการหลอมเหลว ทำให้ลดการสลายตัวของพอลิโพรพิลีน อย่างไรก็ตามเส้นใยเชิงประกอบที่ได้มีสมบัติเชิงกลที่ด้อยเนื่องจากอนุภาคฟิลเลอร์นี้ไม่มีค่า aspect ratio จึงไม่มีผลในการเสริมแรงให้แก่เส้นใย