Effect of diprotic acids on grafting efficiency and water absorption of cassava starch-polyacrylamide via gamma-irradiation

ผลของกรดสองโปรตอนต่อประสิทธิภาพการกราฟต์และการดูดซึมน้ำของแป้งมันสำปะหลัง-พอลิอะคริลาไมด์โดยการฉายรังสีแกมมา

Name: Kanlaya Mongkolsawat

LCSH: Gamma rays

LCSH: Graft polymerization

LCSH: Acrylamide

LCSH: Malic acid

LCSH: Cassava

LCSH: Tapioca starch

Abstract: Graft copolymerization of acrylamide onto cassava starch by a simultaneous irradiation technique using gamma-rays as initiator were studied via various important parameters: total dose (kGy), dose rate (kGy h-1), monomer-to-cassava starch ratio and maleic acid content. Graft copolymerization of acrylamide and/or acid onto cassava starch was also studied with the addition of sulfuric acid and maleic acid as acid additives. The graft copolymer was produced with the monomer-to-cassava starch ratio 2:1, acrylamide-to-acrylic acid ratio 1:1, total dose 6.0 kGy and dose rate 1.71 kGy h-1. Homopolymer and their free copolymer, which were the by-products of graft copolymerization, were removed by water or methanol extraction. The purified graft copolymer was subsequently saponified with a 5% aqueous solution of potassium hydroxide at room temperature to convert the amide groups or carboxylic groups to carboxylate groups. Grafting parameters denoting the degree of graft copolymerization were determined in terms of the percentage of gel content, homopolymer, grafting efficiency, add-on relation to the water absorption. The graft copolymer produced with the total cose 4.0 kGy, dose rate 1.71 kGy h-1, the monomer-to-cassava starch ratio 2.5:1 and maleic acid content 2% w w-1 of monomer gave the saponified graft copolymer having the water absorption in distilled water as high as 2,256 g g-1 of its dried weight. The water absorptions of this saponified graft copolymer in salt solutions and buffer solutions were also carried out. The water absorption depends largely on type and concentration of salt solutions (lonic strength) and pH of buffer solutions. The presence of sulfuric acid of maleic acid in graft copolymerization of acrylamide and/or acrylic acid onto cassava starch increased the homopolymer, but decreased the grafting yield and the water absorption. This research explains the possible mechanism of polymerization reaction of maleic acid and acrylamide onto cassava starch. It also describes the influences that affect water absorption of graft copolymer newly synthesized.

Abstract: งานวิจัยนี้ ได้ศึกษาปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันของอะคริลาไมด์บนแป้งมันสำปะหลัง โดยริเริ่มปฏิกิริยาด้วยวิธีการฉายรังสีแกมมาพร้อมกับศึกษาตัวแปรที่สำคัญ ได้แก่ ปริมาณรังสี อัตราการเปล่งรังสี อัตราส่วนของมอนอเมอร์ต่อแป้งมันสำปะหลัง ปริมาณของกรดมาเลอิก และศึกษาผลของสารเติมแต่งต่างๆ ได้แก่ กรดซัลฟิวริกและกรดมาเลอิกที่มีต่อปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันของอะคริลาไมด์ และ/หรือ กรดอะคริลิกบนแป้งมันสำปะหลัง โดยใช้อัตราส่วนของมอนอเมอร์ต่อแป้งมันสำปะหลังเท่ากับ 2:1 อัตราส่วนของอะคริลาไมด์ต่อกรดอะคริลิกเท่ากับ 1:1 ปริมาณรังสี 6.0 กิโลเกรย์ และอัตราการเปล่งรังสี 1.71 กิโลเกรย์ต่อชั่วโมง ผลพลอยได้จากปฏิกิริยากราฟต์โคพอลอเมอไรเซชัน คือ โฮโมพอลิเมอร์และโคพอลิเมอร์อิสระ สามารถแยกจากแป้งที่กราฟต์แล้วโดยการสกัดด้วยน้ำหรือเมทานอล นำกราฟต์โคพอลิเมอร์ที่ได้มาทำปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันด้วยสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้นร้อยละ 5 ที่อุณหภูมิห้องเพื่อเปลี่ยนหมู่เอไมด์ หรือหมู่คาร์บอกซิลิกแอซิดให้เป็นหมู่คาร์บอกซิเลต หาตัวแปรการกราฟต์ที่เป็นตัวบ่งชี้ระดับการเกิดปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชัน อันได้แก่ร้อยละของการเกิดเจล ร้อยละของการเกิดโฮโมพอลิเมอร์ ร้อยละของประสิทธิภาพการเกิดกราฟต์โคพอลิเมอร์ ซึ่งมีความสัมพันธ์กับความสามารถในการดูดซึมน้ำ กราฟต์โคพอลิเมอร์ของแป้งมันสำปะหลัง-พอลิอะคริลาไมด์ที่สังเคราะห์ได้จากภาวะที่ปริมาณรังสีเท่ากับ 4.0 กิโลเกรย์ ปริมาณอัตราการเปล่งรังสี 1.71 กิโลเกรย์ต่อชั่วโมง อัตราส่วนของมอนอเมอร์ต่อแป้งมันสำปะหลัง 2.5:1 และปริมาณของกรดมาเลอิกเท่ากับ 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของมอนอเมอร์ มีความสามารถในการดูดซึมน้ำกลั่นสูงถึง 2,256 กรัมต่อกรัมของน้ำหนักแห้ง เมื่อทดสอบการดูดซึมน้ำของพอลิเมอร์ในสารละลายเกลือและสารละลายบัฟเฟอร์ พบว่าความสามารถในการดูดซึมน้ำขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มข้นของสารละลายเกลือและค่าความเป็นกรด-เบสของสารละลายบัฟเฟอร์ และเมื่อทดสอบความสามารถในการดูดซึมน้ำภายใต้แรงดัน พบว่าค่าการดูดซึมน้ำลดลงตามแรงดัน เมื่อเติมกรดซัลฟิวริกและกรดมาเลอิกในกราฟต์โคพอลิเมอร์ของแป้งมันสำปะหลังพอลิอะคริลาไมด์/กรดอะคริลิก พบว่าปริมาณโฮโมพอลิเมอร์เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพในการกราฟต์ลดลงและความสามารถในการดูดซึมน้ำลดลง งานวิจัยนี้ได้อธิบายกลไกที่เป็นไปได้ของการเกิดปฏิกิริยาของกรดมาเลอิกและอะคริลาไมด์บนแป้งมันสำปะหลัง และอธิบายเหตุผลของความสามารถในการดูดซึมน้ำของกราฟต์โคพอลิเมอร์ที่ได้สังเคราะห์ขึ้นใหม่

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Suda Kiatkamjornwong

Role: advisor

Name: Manit Sonsuk

Role: advisor

Created: 2000

Modified: 2560-08-05

Issued: 2017-07-08

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741308124

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Petrochemistry and Polymer Science

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Kanlaya[1].pdf	4.08 MB	4	2019-08-25 12:58:18

ใช้เวลา

0.022209 วินาที