ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ
นักวิจัย : จันทร์ทิพย์ ซื่อสัตย์
คำค้น : Azo disperse dye , chromophoric strength , PET , PLA , Polyester , QSAR , ความเข้มสี , พอลิเอสเตอร์ , สีดีสเพิร์สชนิดเอโซ
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2553
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG5080242 , http://research.trf.or.th/node/4828
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

งานวิจัยนี้ศึกษาสมบัติของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซที่สังเคราะห์ให้มีหมู่แทนที่บนโครงสร้างต่างๆ กัน สีที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์และตรวจสอบบริสุทธิ์ด้วยเทคนิค TLC, 1H NMR, Elemental analysis และการวัดจุดหลอมเหลว แล้วทั้งสิ้น 22 ตัว ได้ถูกนำไปศึกษาสมบัติในตัวกลางที่เป็นตัวทำละลายอินทรีย์ ฟิล์ม และผ้าพอลิเอสเตอร์ 2 ชนิดคือ PLA และ PET และศึกษาความสัมพันธ์ของสมบัติที่ได้จากการทดลองกับสมบัติเชิงโครงสร้างที่คำนวณได้ (QSAR) การศึกษาสมบัติด้านการดูดกลืนแสงของสีในตัวทำละลาย 2 ชนิดคือ Ethyl acetate (EA) และ Methyl benzoate (MB) ที่ถูกเลือกใช้เป็นตัวแทนของ PLA และ PET ตามลำดับพบว่าสีดีสเพิร์สแสดงสมบัติด้านการดูดกลืนแสง (max, 1/2 และ max) ที่แตกต่างกันเนื่องจากอิทธิพลของตัวทำละลายที่มีความมีขั้วแตกต่างกัน ตัวทำละลาย MB มีผลทำให้ค่า max ของสีเคลื่อนไปที่ความยาวคลื่นสูงกว่า เมื่อเทียบกับ EA เนื่องจาก MB มีขั้วสูงกว่าจึงเกิดอันตรกิริยากับโมเลกุลสีที่ Excited state มากกว่า ทำให้ระดับพลังงานระหว่าง ground state และ excited state (HOMO-LUMO gap) ของสีลดลง ค่า 1/2 ของสีเมื่อใน EA โดยส่วนใหญ่มีค่าต่ำกว่าใน MB แสดงว่าเฉดสีของสีเมื่อละลายใน EA มีความสดใสกว่าใน MB ผลการทดลองนี้สามารถสะท้อนไปถึงลักษณะของสมบัติด้านการดูดกลืนแสงของสีเมื่อย้อมบนผ้า PLA และ PET นอกจากนี้หมู่แทนที่บนโครงสร้างของสีก็มีอิทธิพลต่อสมบัติด้านการดูดกลืนแสงของสีเช่นกัน การศึกษาการย้อมสีดีสเพิร์สบนฟิล์ม PET และ PLA เพื่อวิเคราะห์สมบัติการดูดกลืนแสงของสีประสบปัญหาเนื่องจากฟิล์มเกิดผลึกระหว่างย้อม ฟิล์มจึงขุ่นและไม่สามารถวัดสมบัติของสีได้ จากการตรวจสอบสมบัติด้านการสะท้อนแสงของผ้า PLA และ PET พบว่าผ้า PET มีความหม่นกว่าผ้า PLA และเมื่อย้อมสีบนผ้าพอลิเอสเตอร์ทั้งสอง เฉดสีที่ปรากฏมีความแตกต่างกัน กราฟ reflectance ของสีบน PLA เกิด Hypsochromic shift เทียบกับเมื่อย้อมบน PET แสดงให้เห็นว่าเฉดสีบนผ้า PLA มีความสว่าง (Lightness) สูงกว่าและออกสีเหลืองมากกว่าบนผ้า PET ดังนั้น สมบัติด้านการสะท้อนแสงของเส้นใยเป็นปัจจัยหนึ่งที่ควบคุมลักษณะเฉดสีที่ปรากฏ นอกจากนี้ค่า 1/2 ของสีเมื่อย้อมบนผ้า PLA ค่าต่ำกว่าบน PET เฉดสีที่ย้อมได้บน PLA จึงมีความสดใสกว่า สมบัติการดูดซับของสีเข้าไปในเส้นใย PLA และ PET เกี่ยวข้องกับลักษณะโครงสร้าง (ความมีขั้วของหมู่แทนที่) และค่า Solubility parameter ( ) ของสี สีที่มีค่า ใกล้เคียงกับค่า ของเส้นใยพอลิเอสเตอร์ทั้งสองจะดูดซับเข้าไปในเส้นใยได้ดี เมื่อย้อมสีบนผ้าพอลิเอสเตอร์ที่ระดับความเข้มสีที่เท่ากัน (K/S 10) พบว่าค่า L* ของสีบน PLA มีค่าสูงกว่าบน PET แสดงว่าสีบน PLA มีความสว่างมากกว่าบน PET สีบน PLA มีความเป็นสีแดงกว่า(จากค่า a*) และเหลืองกว่า (b*) บน PET นอกจากนี้ค่า C* และ H* ของสีส่วนใหญ่บน PLA ก็มีค่าสูงกว่าบน PET โดย H* ของ PLA เทียบกับ PET แสดงให้เห็นว่าสีส่วนใหญ่บน PLA เหลืองกว่า PET ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าเมื่อย้อมสีดีสเพิร์สบนผ้า PLA และ PET ให้มีความเข้มสีเท่ากัน เฉดสีที่ปรากฏบนผ้า PLA มักมีความสว่างและสดใสกว่าบน PET และมักจะออกโทนเหลืองกว่า PET ด้วย สมบัติของสีเมื่อย้อมบนผ้าพอลิเอสตอร์แสดงลักษณะเหมือนกับเมื่อละลายในตัวทำละลายอินทรีย์แสดงให้เห็นว่าตัวทำละลายและเส้นใยพอลิเอสเตอร์มีอันตรกิริยากับโมเลกุลของสีในลักษณะเดียวกัน ความคงทนต่อแสงและความร้อนแห้งของสีบน PLA มีค่าต่ำกว่าบน PET ประมาณ 1-1.5 หน่วย PLA มีสมบัติการส่องผ่าน (Transmittance) ของรังสีอัลตราไวโอเลตในช่วง 370-240 nm สูงกว่า PET จึงทำให้ความคงทนของสีต่อแสงต่ำกว่า สีที่มีหมู่ R1 เป็น C2H4OH ส่วนใหญ่มีค่าความคงทนต่อแสงต่ำกว่าหมู่อื่น และสีที่มีหมู่ R1 เป็น C2H5 ส่วนใหญ่มีค่าความคงทนต่อความร้อนแห้งต่ำกว่าหมู่อื่น ผลการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติเชิงโครงสร้างทางเคมีที่คำนวณได้และสมบัติของสีที่ได้จากการทดลองยืนยันว่าค่า  ที่ได้จากการคำนวณโดยวิธี Group distribution มีความสัมพันธ์แบบผกผันกับสมบัติการดูดซับสีบนเส้นใยพอลิเอสเตอร์ จากการศึกษาการสร้างโมเดล QSAR ของข้อมูลสมบัติเชิงโครงสร้างของสีที่คำนวณโดยใช้ Software MOE กับค่าสมบัติของสีที่ได้จากการทดลอง พบว่า สมบัติการดูดซับของสีบนผ้าพอลิเอสเตอร์มีความสัมพันธ์แบบผกผันกับค่า logS, Molecular Mass density และ Dipole moment ค่า max ของสีมีความสัมพันธ์แบบผกผันกับค่า Heat of formation, Van der Waals volume และ logS และค่า max ของสีในตัวทำละลายอินทรีย์และบนผ้าพอลิเอสเตอร์ขึ้นอยู่กับค่า Heat of Formation และ Lumo (พลังงานของ molecular orbital ที่มีพลังงานต่ำสุด) The current research studied the properties of the synthesized azo disperse dyes containing different substituted groups. The 22 purified dyes were then characterized using TLC, 1H NMR, elemental analysis and melting point measurement. The properties of the dyes were studied in different media, viz. organic solvents, the films and fabrics derived from PET and PLA. The results obtained experimentally were taken to establish a correlation with the calculated molecular parameters using computational method (QSAR). The spectroscopic absorption properties of the dyes were determined in two organic solvents, namely Ethyl acetate (EA) and Methyl benzoate (MB), being selected as representatives for PLA and PET, respectively. It was observed that the dyes exhibited different absorption properties (max, 1/2 and max) as the effect of different polarity of the organic solvents. MB affected a bathochromic shift of the max of the dyes as compared with EA. This could be caused by the higher polarity of MB, rendering a better interaction with dye molecules in excited state, thereby reducing the energy gap between ground and excited state (HOMO-LUMO gap) of the dye molecules. The 1/2 values of most dyes in EA were lower than in MB, indicating a brighter shade of the dyes when dissolved in EA. This result could reflect the absorption properties of the dyes once being dyed onto PLA and PET. In addition, the substituents on the dye structures also played an important role on the absorption properties of the dyes. Dyeing of the synthesized dyes onto PLA and PET films so as to gain more understanding on the spectroscopic absorption characteristics of the dyes in polyester polymers encountered the problem regarding crystallization of the polyester films during dyeing. The dyed films obtained became almost opaque and thus could not be taken to measure their properties. From the investigation of reflectance properties of greige PLA and PET fabrics, it was observed that PET fabric was duller than PLA fabric and when they were dyed, different shades were obtained on the two fabrics. The reflectance curve of the dyes on PLA fabric exhibited hypsochromic shift as compared with those on PET. This result could be interpreted that the dyed PLA fabrics were lighter and yellower than the dyed PET ones. It is therefore conclusive that the reflectance properties of the polyester substrates are one of the key parameters manipulating the visual shade of the dyes. Also, the 1/2 values of the dyes on PLA were lower than those on PET, thus the shade of dyed PLA was brighter. The dye sorption characteristics onto PLA and PET fibers related to the structural features (polarity and substitutuents) and solubility parameter ( ) of the dyes. The dyes which had similar to those of the polyester fibers would exhaust well onto the fibers. When the polyester fabric were dyed to the same visual depth (K/S 10), the L* values of the dyes on PLA were higher than on PET, indicating lighter shade on dyed PLA. The dyed PLA were redder (from a*values) and yellower (from b* values) than the dyed PET. Moreover, the C* and H* of most dyes were also higher on PLA. The higher H* values of dyed PLA as compared with the dyed PET fabrics demonstrated a yellower shade on PLA. From the results, it could be said that the visual shade of the dyed PLA were lighter, brighter and yellower than those of the dyed PET when dyed at the same visual depth of shade. The properties of the dyes once being dyed onto the polyester fabrics were very similar to those being observed in the organic solvents. This implied that the polyester fibers interacted with the dye molecules in same way as the organic solvents did. The color fastnesses to light and dry heat of the dyed PLA were slightly inferior to those of the dyed PET for 1-1.5 grey scale units. PLA exhibits much higher transmittance of UV radiation in the 370-240 nm range than PET, leading to inferior light fastness properties of disperse dyes in PLA. Most of the dyes containing R1 as C2H4OH showed poorer light fastness properties whereas those having R1 as C2H5 often exhibited a lower fatness to dry heat as compared with the others. The results on correlation study of calculated molecular parameters and the properties of the dyes obtained experimentally confirmed that the  values calculated using Group Distribution Method were inversely correlated to the dye sorption. From investigation of QSAR modeling of the molecular parameter calculated using MOE software and the dye properties obtained experimentally, it was found that the dye sorption onto polyester fabrics showed a direct correlation to the calculated logS, Molecular Mass density and Dipole moment of the dye structures. The max of the dyes was inversely correlated to the Heat of formation, Van der Waals volume and logS values. The max of the dyes in the organic solvents and on the polyester fabrics depended on the heat of formation and the energy of the lowest unoccupied molecular orbital (Lumo).

บรรณานุกรม :
จันทร์ทิพย์ ซื่อสัตย์ . (2553). การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จันทร์ทิพย์ ซื่อสัตย์ . 2553. "การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จันทร์ทิพย์ ซื่อสัตย์ . "การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2553. Print.
จันทร์ทิพย์ ซื่อสัตย์ . การศึกษาอิทธิพลของลักษณะโครงสร้างทางเคมีต่อระดับความเข้มของสีต่อหน่วยน้ำหนักและสมบัติการย้อมติดสีบนโพลีเอสเตอร์ของสีดีสเพิร์สชนิดเอโซ. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2553.