Development of biodegradable composites based on Poly(Lactic acid)/Poly(Vinylidene fluoride) blend for use as Nanofibrous filter pads in face mask

การพัฒนาคอมโพสิตย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีฐานเป็นพอลิ(แลกติกแอซิด)/พอลิ(ไวนิลิดีนฟลูออไรด์) เบลนด์สำหรับใช้เป็นแผ่นกรองเส้นใยนาโนในหน้ากาก

Name: Siriprapa Paebdib

LCSH: Hygienic face masks

LCSH: Biodegradation

LCSH: Electrospinning

Abstract: The increasing use of disposable face masks has raised significant environmental concerns due to their non-biodegradable polymer composition. In response, this study focuses on developing a sustainable alternative by creating biodegradable face mask filters using blends of poly(L-lactic acid) (PLA) and poly(vinylidene fluoride) (PVDF) fabricated through electrospinning. For the electrospinning process, the most suitable solution concentrations for PLA and PVDF were determined to be 10% and 3% w/v, respectively, in an N,N-dimethylacetamide/acetone mixture with a ratio of 4:1 (v/v). Coated and composite filters containing 1% silver nitrate (AgNO3) nanoparticles to enhance their antibacterial properties were also evaluated. The PLA/PVDF/AgNO ; electrospun nanofibers were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA), confirming the successful incorporation of AgNO3 nanoparticles. The optimized 10/3% w/v PLA/PVDF blend with a 1% AgNO3 coating resulted in an average fiber diameter of 0.45-0.06 um. These electrospun nanofibers exhibited a tensile strength of 6.62-0.25 MPa, a water contact angle of 119.8t1.8 , and significantly improved antibacterial resistance against both Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus). Our respective filter pads for face masks not only demonstrated high filtering efficiency against fine particulate matters (PMs) (53% for 0.3 um). The stability of the membrane against severe simulated weathering (ASTM G154:2006) was confirmed, making them suitable for potential use as filters in airconditioning or outdoor spaces. In conclusion, this study has successfully demonstrated the feasibility of developing electrospun nanofibers with enhanced antibacterial properties, highlighting their potential for filtering applications while addressing both environmental and public health concerns.

Abstract: การใช้หน้ากากอนามัยแบบใช้แล้วทิ้งที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดความกังวลทางด้านสิ่งแวดล้อมเป็นอย่าง มาก เนื่องจากองค์ประกอบของพอลิเมอร์ที่ไม่สามารถช่อยสลายทางชีวภาพ ได้ การศึกษานี้จึง ได้มุ่งเน้นไป ที่การพัฒนาทางเลือกที่ยั่งยืนโดยการสร้างแผ่นกรองหน้ากากอนามัยที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพโดยใช้ ส่วนผสมของพอลิ (แอล-แลกติก) (พีแอลเอ) และพอลิ (ไวนิลิดีน ฟลูออไรด์) (พีวีดีเอฟ) ที่ขึ้นรูปด้วย กระบวนการอิเล็กโตรสปีนนิ่ง สำหรับกระบวนการอิเกโตรสปีนนิ่งนี้ ความเข้มข้นของสารละลายที่ เหมาะสมที่สุดสำหรับพี่แอลเอและพีวีดีเอฟถูกกำหนดไว้ที่ 10% และ 3% น้ำหนัก/ปริมาตร ตามลำดับ ใน ส่วนผสม เอ็น,เอ็น-ไดเมทิลอะเซทาไมค์ต่ออะซิโตนที่มีอัตราส่วน 4:1 (ปริมาตร:ปริมาตร) นอกจากนี้ยังมี การประเมินตัวกรองแบบเคลือบและคอมโพสิตที่มีอนุภาคนาโนซิลเวอร์ไนเตรต เปอร์เซ็นต์ เพื่อ ปรับปรุงคุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคที่เรียอีกด้วย เส้นใขนาโนอิเล็กโตรสปันของ พี่แอลเอ/พีวีดีเอฟ/ซิล เวอร์ไนเตรต มีลักษณะเฉพาะโดยใช้ฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรคสเปกโทรสโกปี (เอฟทีไออาร์) การ สแกนเชิงอนุพันธ์แคลอริเมทรี (ดีเอสซี) และการวิเคราะห์ทางเทอร์โมกราวิเมตริก (ที่จีเอ) ซึ่งยืนยันถึง ความสำเร็จในการรวมตัวกันของอนุภาคนาโนซิลเวอร์นเตรทต การผสมระหว่าง แอลเอ/พีวีดีเฟ 10/3% น้ำหนัก/ปริมาตร์ ที่ปรับปรุงโดยการเคลือบซิลเวอร์ไนเตรทต 1/ ส่งผลให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางเส้น ใยเฉลี่ย 0.45:0.06 ไมโครเมตร เส้นใขนาโนอิเล็กโทรสปันเหล่านี้มีความต้านทานแรงดึง 6.62-0.25 MPa มุมสัมผัสน้ำ 119.8#1.80 และความด้านทานต้านเชื้อแบที่เรียต่อทั้งเชื้อเอสเชอริเคียโคไลและ เชื้อสตาฟิ โลกอดกัส ออเรียส ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แผ่นกรองสำหรับหน้ากากอนามัยของเราไม่เพียงแต่แสดงให้ถึงเห็นประสิทธิภาพในการกรองฝุ่นละอองขนาดเล็ก ในระดับสูง (53% สำหรับ 0.3 ไมโครเมตร) ทั้งนี้ความ เสถียรของเมมเบรนต่อสภาพอากาศจำลองที่รุนแรง (ASTM G154:2006) ได้รับการยืนยัน ซึ่งเหมาะ สำหรับใช้เป็นตัวกรองในพื้นที่กลางแจ้ง โดยสรุป การศึกษานี้ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการ พัฒนาเส้นใยนาโนอิเล็กโตรสปันที่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียเพิ่มขึ้น โดยเน้นถึงศักยภาพในการกรอง การใช้งาน ในขณะเดียวกันก็จัดการกับปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุข

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Winita Punyodom

Role: Advisor

Created: 2024

Modified: 2024-08-18

Issued: 2024-08-18

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science in Chemistry

Level: Master's Degree

Descipline: Chemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	640531038.pdf	4.35 MB

ใช้เวลา

0.025537 วินาที