Pembangunan bionanokomposit poli (Asid Laktik)/getah asli cecair diperkuat selulosa nanohablur sebagai bahan percetakan 3d untuk pembuatan perancah

Abstract

Kajian ini terbahagi kepada empat peringkat utama iaitu pengekstrakan selulosa nanohablur (CNC) daripada sekam padi, penyediaan dan pencirian adunan PLA/LNR, penyediaan dan pencirian bionanokomposit PLA/LNR/CNC, dan pembangunan perancah PLA/LNR/CNC melalui percetakan 3D. Pada peringkat pertama, selulosa nanohablur (CNC) telah berjaya diekstrak daripada sekam melalui rawatan alkali, pelunturan dan hidrolisis asid di mana kejayaan proses pengekstrakan telah dibuktikan melalui pencirian FTIR, XRD dan TEM. Pada peringkat yang kedua, adunan PLA/LNR telah berjaya dihasilkan dengan variasi LNR pada komposisi 2,4,6,8, dan 10 % melalui kaedah adunan lebur. Penambahan LNR ke dalam fasa PLA telah berjaya meningkatkan pemanjangan pada takat putus (EAB) dan kekuatan hentaman PLA/LNR di mana adunan PLA/8LNR telah menunjukkan prestasi yang optimum. Kesan penambahan LNR telah dibuktikan melalui analisis morfologi dan DSC dimana serakan titisan getah yang homogen dan penurunan Tg dapat diperhatikan. Tambahan lagi, penambahan LNR juga telah meningkatkan kadar penguraian PLA/LNR berbanding PLA sahaja. Oleh itu, penambahan LNR ke dalam fasa PLA telah berjaya mengatasi masalah kerapuhan PLA dan adunan PLA/8LNR telah dikenal pasti sebagai adunan yang mempunyai fleksibiliti yang terbaik. Walaubagaimanapun, penambahan LNR juga telah menyebabkan penurunan kekuatan mekanik dan kestabilan terma disebabkan sifat LNR yang lembut dan amorfus. Oleh itu, pada peringkat yang ketiga, adunan PLA/LNR telah diperkuat dengan CNC pada komposisi 0.25, 0.5, 0.75, 1.0 dan 1.5 bt% di mana adunan PLA/8LNR telah dipilih sebagai matrik asas bagi menghasilkan bionanokomposit PLA/LNR/CNC. Penambahan CNC adalah bertujuan untuk meningkatkan kekuatan tegangan yang menurun disebabkan penambahan LNR. Kehadiran CNC didalam matrik PLA/LNR telah berjaya meningkatkan tegasan maksimum, modulus tegangan, EAB dan kekuatan hentaman dimana bionanokomposit PLA/LNR/0.75CNC telah menunjukkan prestasi yang terbaik berbanding bionanokomposit yang lain. Penambahbaikan sifat mekanik ini adalah disebabkan oleh serakan CNC yang homogen, sifat CNC yang hablur dan kesan penukleusan CNC terhadap PLA dimana masing-masing telah dibuktikan dalam analisis morfologi dan DSC. Tambahan lagi, penambahan CNC juga telah berjaya meningkatkan kestabilan terma dan kadar penguraian bionanokomposit PLA/LNR/CNC. Secara objektifnya, penambahan CNC sebagai bahan penguat bukan sahaja dapat meningkatkan kekuatan mekanik dan kestabilan terma adunan PLA/LNR, malah ia dapat menambahbaik kadar penguraian bionanokomposit PLA/LNR/CNC yang dihasilkan. Berdasarkan prestasi sifat mekanik yang ditunjukkan, bionanokomposit PLA/LNR/0.75CNC telah dipilih sebagai bahan pencetak untuk menghasilkan perancah 3D. Pada peringkat yang terakhir, perancah 3D bionanokomposit PLA/LNR/CNC telah berjaya dihasilkan menggunakan mesin pencetak 3D. Perancah bionanokomposit PLA/LNR/CNC 3D yang dihasilkan mempunyai keporosan yang tinggi dan kestabilan integriti yang baik dimana ia dapat membantu proses penyembuhan tisu dan bertindak sebagai templat sokongan sementara. Ujian kesitoktosikan pula menunjukkan perancah PLA/LNR/CNC adalah tidak toksik berdasarkan paiawaian ISO 10993-5:2009(E). Kesimpulannya, perancah bionanokomposit PLA/LNR/CNC 3D yang dibangunkan ini mempunyai sifat mekanik yang baik, keporosan yang tinggi, kestabilan integriti yang sesuai serta tidak toksik dan berpotensi digunakan dalam aplikasi kejuruteraan tisu.