Synthesis and characterization of Methylenelactide-L-lactide graft copolymers prepared by a combination of vinyl addition and ring-opening polymerizations

การสังเคราะห์และหาลักษณะเฉพาะของเมทิลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทด์กราฟต์โคพอลิเมอร์ที่ถูกเตรียมโดยการร่วมกันของพอลิเมอไรเซชันแบบไวนิลแอดดิชันและแบบเปิดวง

Name: Tanyaluck Mekpothi

LCSH: Methylenelactide-L-lactide

LCSH: Copolymers

LCSH: Polymers

LCSH: Polyesters

Abstract: Poly(L-lactic acid) (PLA) has become the most important commercial biodegradable polyester which can be produced from renewable resources via lactic acid. However, PLA’s poor heat stability and low thermal properties which limited its applications. Nowadays, many technologies for improving PLA inferior properties, various modification methods have been investigated. One of the interesting methods for this work is the functionalization of monomers with copolymerization method. The main objective of this study is to synthesize poly(methylenelactide-g-L-lactide) P(MLL-g-LL) graft copolymers from poly(methylenelactide) (PMLL) and L-lactide (LL) by a combination of vinyl addition and ring-opening (ROP) polymerizations. In this work, P(MLL-g-LL) graft copolymers were synthesized from PMLL and LL via ROP using liquid tin(II) n-butoxide (Sn(OnBu)2) as the initiator and the optimal polymerization conditions studied. This has been achieved via solution ring-opening polymerization (ROP) of PMLL and LL with composition ratio, PMLL to L-lactide of 1:30, 1:50 w/w (all conditions of PMLL) and the composition ratio of 1:300, 1:600 w/w for PMLL (20 mol% AIBN) using liquid tin(II) n-Butoxide initiator 0.03 mol%, 1,2-dichlorobenzene (o-DCB) at a specified temperature of 120 °C for 72 hours. To investigate the polymerization behavior of P(MLL-g-LL), different molar amounts of PMLL were used. The graft copolymers were characterized in terms of chemical structure by a combination of nuclear magnetic resonance spectrometry (1H-NMR, 13C-NMR) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The results showed that the thermal properties of P(MLL-g-LL) by DSC and TGA. The melting temperature of P(MLL-g-LL) was observed about 133-162 °C. The comparison of melting temperature (Tm) of P(MLL-g-LL) with ratio of 1:30 w/w has lower than P(MLL-g-LL) ratio of 1:50 w/w and Tm increased according to amount of LL. The copolymers have Tm decreased according to amount of AIBN in PMLL from 5 to 25 mol%. Then, the comparison of the high decomposition temperature of P(MLL-g-LL) around 386 °C which indicated better thermal stability than PLA around 301 °C. Therefore, amount of PMLL has affected the high decomposition temperature of graft copolymers. The graft copolymers were obtained low molar mass of M̅ w = 4000-11000 g mol-1 (Đ = 1.1-1.4)

Abstract: พอลิ((เอล-แลกติก แอชิด) เป็นพอลิเอสเตอร์ที่สามารอย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีสำคัญในเชิงพาณิชย์ ซึ่งสามารถผลิตได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนผ่านการใช้กรดแลกติก อย่างไรก็ตามพีแอลเอมีเสถียรภาพทาง ความร้อนที่ไม่ดี และคุณสมบัติทางความร้อนต่ำ ซึ่งเป็นข้อจำกัดของการนำไปใช้งาน ปัจจุบันมีเทคโนโลยี มากมายสำหรับการปรับปรุงข้อด้อยขององพีแอลเอ การศึกษาวิธีการปรับปรงคุณสมบัติของพีแอลเอที่ หลากหลาย หนึ่งในวิธีที่น่าสนใจสำหรับงานวิจัยนี้คือ การฟังก์ชันนัลไรเซซันของโมโนเมอร์ร่วมกับวิธีการ โคพอลิเมอไรเซชัน วัตถุประสงค์หลักของการศึกษานี้คือ การสังคราะห์พอลิเมทีลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทด์ กราฟต์โคพอลิเมอร์จากพอลิเมทีลีนแลกไทด์ (พีเอ็มแอลแอล) และบอล-เเลกไทด์ (แอลแอล) ที่ถูกเตรียมโดย การร่วมกันของพอลิเมอไรเซชันแบบไวนิลแอดดิชันและแบบเปิดวง (อาร์โอพี) ในงานวิจัยนี้ได้ทำการ สังเคราะห์พอลิเมทีลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทด์กราฟต์โคพอลิเมอร์จากพอลิเมทีลีนแลกไทด์ และแอล-แลก ไทด์ผ่านการพอลิเมไรเชชันแบบเปิดวงโดยใช้ทิน(II) เอ็น-บิวทอกไซค์ชนิดของเหลว (Sn(OnBu)2) เป็นตัวริเริ่มปฏิกิริยา และศึกษาสภาวะของพอลิเมอไรเชชันที่เหมาะสม การพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงของพอลิเม ที่ลีนแลกไทด์ และแอล-เลกไทล์ด้วยการกำหนดอดอัตราส่วนระหว่าง พอลิเมทิลีนแลกไทล์ และแอล-แลกไทด์ เท่ากับ 1:30, 1:50 โดยน้ำหนัก (ทุกสภาวะของการสังเคราะห์พอลิเมทิลีนแลกไทด์) และอัตราส่วน 1:300, 1:600 โดยน้ำหนักสำหรับพอลิเมทิลีนแลกไทล์ (20 โมลเปอร์เซ็นต์ของตัวเร่งปฏิกิริยา AIBN) โดยใช้ตัวเร่ง ทิน(II)เอ็น-บิว ทอกไซค์ชนิดของหลาที่ความเข้น 0.03 โมลเปอร์เซ็นต์ในสารละลายออร์โธ-ไดคลอโรเบน ซีน (o-DCB) ที่อุณหภูมิ 120 องศาเชลเชียส เป็นเวลา 72 ชั่วโมง การตรวจสอบพฤติกรรมของการ พอลิเมอไร เซซันของพอลิเมทิลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทค์กราฟต์โคพอลิเมอร์และความแตกต่างของปริมาณพอลิเมทิลิน แลกไทด์ที่ใช้ กราฟต์โคพอลิเมอร์ถูกนำไปศึกษาโครงสร้างทางเคมีโดยการร่วมกันของนิวเดียร์แมกเนติกเร โซแนนซ์สเปกโทรสโกปี และเทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรคสเปกโดรสโคปี ผลการวิจัยพบว่า คุณสมบัติทางความร้อนของพอลิเมทิลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทค์กราฟต์โคพอลิเมอร์โดยเทคนิค DSC และ TGA มีอุณหภูมิการหลอมเหลวของพออิเมทีลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทด์กราฟต์โคพอลิเมอร์ประมาณ 133-162 องศาเซลเซียส การเปรียบเทียบอุณหภูมิของการหลอมของพอลิเมทีลีนแลกไทค์-แอล-แลกไทด์กราฟต์โคพอลิ เมอร์ที่มีอัตราส่วน 1:30 โดยน้ำหนัก มีอุณหภูมิของการหลอมต่ำกว่าพอลิเมทิลีนแลกไทด์-แอล-แลกไทล์ กราฟต์โคพอลิเมอร์ที่อัตราส่วน 1:50 โดยน้ำหนัก และมีอุณหภูมิของการหลอมเพิ่มขึ้นตามปริมาณของตัวเร่ง ปฏิกิริยา AIBM จาก 5 ถึง 25 โมลเปอร์เซ็นต์ ในพอลิเมทิลีนแลกไทล์ จากนั้นทำการเปรียบเทียบอุณหภูมิการ สลายตัวของพอลิเมทิลีนแลกไทด์-เเอล-เเลกไทด์กราฟต์โคพอลิเมอร์ที่สูงประมาณ 386 องศาเซลเซียส ซึ่ง แสดงถึงเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีกว่าพี่แอลเอประมาณ 301 องศาเซลเซียส ดังนั้นปริมาณของพอลิเมทิลีนแลกไทค์จึงมีผลต่ออุณหภูมิการสลายตัวที่สูงขึ้นของกราฟต์โคพอลิเมอร์ กราฟต์โคพอลิเมอร์ที่ได้รับมี น้ำหนักโมเลกุลต่ำ เท่ากับ 4000-11000 กรัมต่อโมล (Đ = 1.1-1.4)

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Winita Punyodom

Role: Advisor

Name: Puttinan Meepowpan

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-11-15

Issued: 2025-11-09

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Chemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ใช้เวลา

0.031927 วินาที