Degradasi adunan polietilenia berketumpatan rendah dan poli(butilena suksinat) (LDPE/PBS) tersinar alur elektron bagi aplikasi dulang pembungkus makanan

Abstract

Pengumpulan sisa plastik sintetik yang membawa kepada masalah alam sekitar pada jangka masa panjang, masalah ekonomi dan pengurusan sisa adalah perkara yang amat membimbangkan. Dalam kajian ini, polietilena berketumpatan rendah (LDPE) diadun bersama beberapa komposisi poli(butilena suksinat) (PBS) pada 10-50 bt.% untuk dikaji dari segi fizikal, kimia, terma, mekanikal dan morfologi. Adunan dihasilkan melalui kaedah pemprosesan leburan polimer menggunakan mesin pengadunan dalaman dan kemudiannya diacuankan menggunakan mesin penekan panas hidrolik untuk menghasilkan sampel berbentuk kepingan. Penambahan sehingga 50 bt.% PBS telah mengurangkan kekuatan tegangan (TS) adunan LDPE/PBS (3.39 MPa) berbanding LDPE (12.42 MPa). Pemanjangan pada takat putus (EB) menurun sehingga 4.07% berbanding LDPE (447.21%). Ketidakserasian adunan dilihat melalui penyerakan partikel PBS yang tidak homogen manakala kestabilan terma menurun daripada 402.8 °C kepada 332 °C. Oleh itu, pengadunan LDPE bersama PBS telah menghasilkan adunan yang tidak boleh bercampur disebabkan oleh perbezaan kekutuban antara kedua-dua komponen polimer tersebut. Penambahan pengisi kopolimer maleik anhidrida-cantuman-polietilena (PE-g-MA) pada 3-7 bt.% ke dalam adunan dikaji melalui sifat fizikal, kimia, terma, mekanikal dan morfologi. Penambahan 5 bt.% memaparkan TS yang paling optimum bagi kesemua adunan manakala EB adunan menurun dengan peningkatan PE-g-MA. Pengurangan saiz partikel daripada 3-10 μm kepada 2-5 μm membawa kepada kehomogenan adunan dan kestabilan terma adunan turut meningkat dengan penambahan 5 bt.% PE-g-MA. Keserasian antara komponen dalam adunan meningkat dengan kehadiran PE-g-MA. Penggunaan sinaran alur elektron membawa kepada penghasilan pra-pengoksidaan sampel bagi meningkatkan degradasi adunan. Adunan 10-30 bt.% PBS dan 5 bt.% PE-g-MA diteruskan penggunaannya berdasarkan sifat adunan yang lebih baik. Kesan terhadap sinaran dikenalpasti dari segi fizikal, kimia dan morfologi. Regangan -OH hadir dalam LDPE tersinar manakala keamatan puncak serapan C=O bagi adunan meningkat berpadanan dengan pengoksidaan polimer. Kandungan gel bagi adunan meningkat sehingga 60 kGy kesan daripada penghasilan taut silang. Penambahan dan peningkatan komposisi PBS menyebabkan berlakunya degradasi rantaian yang dominan dalam adunan, seterusnya mengurangkan TS dengan peningkatan dos sinaran. Kehomogenan adunan pada 60 kGy adalah disebabkan peningkatan keserasian antara komponen dengan kehadiran PE-g-MA. Pendedahan adunan kepada 60 kGy membawa kepada penghasilan taut silang manakala pemutusan rantaian berlaku pada 120 kGy. Seterusnya, ujian degradasi tanah bagi adunan tersinar dianalisis dari segi fizikal, kimia dan morfologi. Degradasi sampel meningkat dengan peningkatan komposisi PBS, dos sinaran dan masa degradasi. Keamatan puncak serapan yang berkurangan bagi kumpulan berasaskan oksigen membuktikan degradasi adunan yang mana penghasilan kumpulan tersebut merupakan tapak bagi serangan mikroorganisma. Adunan 80LDPE/20PBS/5PE-g-MA tersinar dipilih bagi penghasilan dulang pembungkus makanan disebabkan oleh keseimbangan sifat antara mekanikal dan degradasi. Melalui ujian jatuhan, dulang pembungkus makanan tersebut adalah setanding dengan dulang makanan semasa dan berpotensi untuk menggantikan bahan pembungkus komersial.