Geri Dön

Tarımsal atık katkılı sürdürülebilir polimer kompozitlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi

Preparation and characterization of sustainable polymer composites incorporated with agricultural waste

PDF İndir

  1. Tez No: 1006555
  2. Yazar: ZEYNEP KAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HALE BERBER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Tarımsal faaliyetler ve gıda işleme süreçleri sonucunda her yıl açığa çıkan narenciye kabukları ve aromatik bitki distilasyon atıkları gibi büyük miktardaki biyokütle, genellikle değerlendirilmeden doğaya bırakılmaktadır. Bu durumun yarattığı çevresel yükü hafifletmek ve sürdürülebilir atık yönetimini sağlamak adına, söz konusu atıkların polimer kompozit teknolojileriyle katma değerli malzemelere dönüştürülmesi stratejik bir önem taşımaktadır. Özellikle düşük yoğunluğu ve geri dönüştürülebilir yapısıyla geniş bir kullanım alanına sahip olan polipropilen (PP), bu biyokütlelerin değerlendirilmesi için ideal bir polimer matrisi sunmaktadır. Bu çalışmada, selüloz ve hemiselüloz zengini limon kabuğu (ağırlıkça %2.5–10.0) ile yüksek lignin içerikli lavanta distilasyon artığı (%5.0–20.0), PP matrisinde ikincil sürdürülebilir takviye elemanı olarak ekstrüzyon yöntemiyle değerlendirilmiştir. Ayrıca, bu tarımsal dolguları içeren sistemlere darbe iyileştirici ajan olarak stiren- butadien-stiren (SBS) ve stiren-etilen-bütilen-stiren (SEBS) elastomerleri sabit %3.0 oranında eklenerek darbe direnci artırılmış ikinci bir seri sürdürülebilir kompozit üretilmiştir. Dolgu türü, miktarı ve elastomer katkısının kompozitlerin kimyasal yapısı Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA), mekanik özellikleri çekme, eğme ve darbe testleri ile; reolojik davranışları ise eriyik akış indeksi (MFI) analizi ile belirlenmiştir. TGA verileri, tarımsal atık ilavesiyle PP matrisinin termal bozunma başlangıç sıcaklığı düşmüş ve buna karşın lignoselülozik dolguların bozunma hızını yavaşlatarak ısıl kararlılığı koruduğu belirlenmiştir. Reolojik olarak, limon kabuğu düşük oranlarda sağladığı yağlayıcı etkiyle MFI değerini %20 artırarak 3,93 g/10 dk'ya çıkarırken; lavanta atığı (%20,0) mekanik kilitlenme nedeniyle akışkanlığı 2,28 g/10 dk seviyesine düşürmüştür. Morfolojik incelemeler, yüksek dolgu oranlarındaki yerel kümelenmelerin %3,0 SEBS ilavesiyle stabilize edildiğini ve darbe dayanımının matris seviyelerine (3,80-4,46 kJ/m2) geri kazandırıldığını kanıtlamıştır. Atık ilavesi matris rijitliğini artırırken, elastomer takviyesi tokluğu optimize etmiştir. Bulgular ışığında, %5 limon/%3 SEBS ve %10 lavanta/%3 SEBS sistemlerinin en dengeli performansı sergilediği saptanmıştır. Bu çalışma, Türkiye'nin biyokütle potansiyelinin polimer kompozit teknolojilerine entegre edilmesine yönelik bilimsel bir yaklaşım sunmakta ve limon kabuğu ile lavanta distilasyon atıklarının polipropilen matrisinde kısmi takviye malzemesi olarak kullanılarak hafif, sürdürülebilir ve teknik açıdan yeterli kompozit malzemelerin geliştirilebileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Agricultural activities and food processing operations generate large amounts of biomass every year, such as citrus peels and aromatic plant distillation residues, which are often discarded without further utilization. The uncontrolled disposal of these residues leads to additional environmental burdens. In order to mitigate these environmental impacts and promote sustainable waste management, the conversion of such agricultural wastes into value-added materials through polymer composite technologies has become increasingly important. In this context, polypropylene (PP), which possesses low density, good processability, and recyclability, provides an ideal polymer matrix for the valorization of lignocellulosic biomass. In this study, cellulose- and hemicellulose-rich lemon peel (2.5–10.0 wt.%) and lignin-rich lavender distillation residue (5.0–20.0 wt.%) were incorporated into a PP matrix as secondary sustainable reinforcement materials using the extrusion method. In addition, a second series of sustainable composites was produced by introducing styrene-butadiene-styrene (SBS) and styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) elastomers as impact modifiers at a fixed ratio of 3.0 wt.% in order to improve the impact resistance of the systems containing agricultural fillers. The effects of filler type, filler loading, and elastomer addition on the composites were investigated in detail. Chemical structure was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), morphological characteristics were examined using scanning electron microscopy (SEM), thermal properties were evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA), mechanical performance was determined through tensile, flexural, and impact tests, and rheological behavior was assessed by melt flow index (MFI) analysis. TGA results revealed that the incorporation of agricultural wastes slightly reduced the onset temperature of thermal degradation of the PP matrix, while the inherent thermal stability of the lignocellulosic fillers was preserved. From a rheological perspective, lemon peel exhibited a lubricating effect at low filler contents, increasing the MFI value by approximately 20% to 3.93 g/10 min, whereas lavender waste at 20 wt.% reduced melt flowability to 2.28 g/10 min. Morphological analyses demonstrated that local agglomerations observed at higher filler loadings were effectively stabilized by the addition of 3.0 wt.% SEBS, and the impact strength was restored to levels comparable to that of the neat PP matrix (3.80–4.46 kJ/m²). While the incorporation of agricultural wastes increased the stiffness of the PP matrix, elastomer reinforcement contributed to the optimization of composite toughness. Based on the overall results, the formulations containing 5 wt.% lemon peel/3 wt.% SEBS and 10 wt.% lavender waste/3 wt.% SEBS exhibited the most balanced performance. Overall, this study presents a scientific approach for integrating Türkiye's abundant biomass resources into polymer composite technologies and demonstrates that lemon peel and lavender distillation residues can be effectively utilized as partial reinforcement materials in polypropylene matrices to develop lightweight, sustainable, and technically viable composite materials.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    987906

    Lignoselülözik tarımsal atıklar ile modifiye edilmiş tortul kayaç katkılı hibrit polyester kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin araştırılması

    Investigation of mechanical and thermal properties of hybrid polyester composites modified with lignocellulosic agricultural wastes and sedimentary rock additives

    HEBA ASKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Kimya MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEVDET AKOSMAN

  2. Tez No

    974596

    Farklı tarımsal atıkların polimer kompozit üretiminde dolgu malzemesi olarak kullanılmasının incelenmesi

    Investigation of the use of different agricultural wastes as filler material in polymer composite production

    AYSU ÇAVUŞOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova Üniversitesi

    Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ

  3. Tez No

    605419

    Reaktif ekstrüzyon ile mobilya atığı ahşap unu/polipropilen kompozitlerin silan bazlı uyumlaştırıcılar kullanılarak üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

    Production and properties of waste wood fibers / polypropylene composites by reactive extrusion using silane-based compatibilizers

    ELİF AYDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Ağaç İşleriBursa Teknik Üniversitesi

    Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MAHMUT ALİ ERMEYDAN

  4. Tez No

    967293

    Tarımsal atık ve grafenin yonga levha üretiminde kullanımı

    Use of agricultural waste and graphene in particle board production

    ÇİĞDEM AKÇA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Kimya MühendisliğiHitit Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FİLİZ BORAN

  5. Tez No

    1011846

    Sürdürülebilir yapı malzemeleri bağlamında şeker pancarı posası katkılı kerpiç harcının fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of the physical and mechanical properties of adobe mortar with sugar beet pulp additive in the context of sustainable building materials

    ASLI ÇÜÇEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    MimarlıkBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ DUYGU KURTOĞLU

    DOÇ. DR. YUSUF TAHİR ALTUNCI

Geri Dön