Physical properties of thermoplastic glutinous rice starch reinforced with recycled newspaper cellulose fibers

Abstract

Biocomposites have resulted in a renewed interest in environmentally friendly materials for biodegradable renewable resource. In this work, cellulose fibers extracted from recycled newspaper were used as reinforcement for thermoplastic starch (TPS) in order to improve its mechanical and thermal resistance properties. The biocomposites were prepared from glutinous rice starch plasticized by 30% wt/wt glycerol. The starch as matrix was reinforced by the extracted cellulose fibers with fibers content ranging from 0 to 8% wt/wt of fibers to matrix. Mechanical properties of biocomposites were measured by mechanical tensile tests, and their physical properties were studied by differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The results showed that higher fibers content increased the ultimate tensile strength and elastic modulus up to 305% and 546%, respectively, when compared to the non-reinforced TPS. The thermal stability and degradation temperatures of biocomposites were improved by reinforcing with the cellulose fibers. In addition, scanning electron microscopy illustrated a good adhesion between matrix and fibers. ไบโอคอมโพสิทเป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องด้วยผลิตจากทรัพยากรหมุนเวียนและสามารถย่อยสลายได้โดยธรรมชาติ งานวิจัยนี้ผู้วิจัยสกัดเส้นใยเซลลูโลสจากกระดาษหนังสือพิมพ์รีไซเคิล เพื่อใช้เสริมแรงในเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชเพื่อที่จะปรับปรุงคุณสมบัติ ทางกลและการต้านทานความร้อนของเทอร์โมพลาสติสตาร์ช ไบโอคอมโพสิทถูกเตรียมจากแป้งข้าวเหนียวโดยใช้กลีเซอรอลเป็นพลาสติก ไซเซอร์ในปริมาณ 30% โดยน้ำหนักของกลีเซอรอลต่อแป้ง เรียกว่าเมตริกซ์ ซึ่งจะถูกเสริมแรงด้วยเส้นใยเซลลูโลสปริมาณ 0 ถึง 8% โดยน้ำหนักของเส้นใยเซลลูโลสต่อเมตริกซ์ คุณสมบัติเชิงกลของไบโอคอมโพสิทถูกศึกษาโดยการทดสอบแรงดึงทางกล และคุณสมบัติทาง กายภาพถูกศึกษาโดยเครื่องวิเคราะห์ทางความร้อนโดยดิฟเฟอเรนเทียลแสกนนิ่งแคลอริเมทรีและเทอร์โมแกรวิเมทริก และกล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าปริมาณเส้นใยเซลลูโลสเพิ่มขึ้นจะเพิ่มค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด (6.69 ± 0.29 MPa) และค่ามอดุลัสยืดหยุ่นสูงสุด (137.40 ± 3.84 MPa) ถึง 305% และ 546% ตามลำดับเมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช ที่ไม่มีการเสริมแรง ความเสถียรภาพทางความร้อนและอุณหภูมิการย่อยสลายทางความร้อนของไบโอคอมโพสิทเพิ่มขึ้นจากการเสริมแรง ด้วยเส้นใยเซลลูโลส นอกจากนั้นภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงถึงการติดยึดกันอย่างดีระหว่างเมตริกซ์และ เส้นใยเซลลูโลส