Geri Dön

Doymamış bakteriyel polyester üzerine metil metakrilatın graft kopolimerizasyonu

Graft copolymerizastion of metylmethacrylate onto bacterial polyester containing unsaturated side chains

  1. Tez No: 100860
  2. Yazar: SONGÜN İLTER
  3. Danışmanlar: DOÇ.DR. OYA ATICI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 49

Özet

DOYMAMIŞ BAKTERIYEL POLYESTER ÜZERİNDEN METİL METAKRİLATTN GRAFT KOPOLİMERİZASYONU ÖZET Petrolden elde edilen sentetik plastik doğada parçalanmadığı için, çevre kirlenmesine neden olmaktadır. Bu plastiklerin yerine doğaya atıldığında parçalanabilen biyoplastik üretimi önem kazanmıştır. Poli-3-hidroksi alkanoatlar, PHA, birçok bakteri tarafindan üretilen biyopolyesterler sımfına girer. PHA bakterilerin, organik karbon ve kimyasal enerji kaynağı olarak hücre içinde depolanması ile oluşur. Bazı bakterilerin sınırlı besi ortamı koşullan altında, hücrelerinde enerji kaynağı olarak poli(-3-hidroksi alkanoat ) lan, PHA, biriktirdiği bilinmektedir. Bu tür polyesterler tekrarlayan birimindeki karbon sayısına göre, 3-5 karbon içerenleri kısa zincirli PHA'lar; 6-14 karbon içerenleri de orta zincirli PHA'lar olmak üzere sımflandınlırlar. Pseuaomonas oleovorans alkan, alkanol, veya alkanoik asitlerden veya bunlann aromatik olefinik türevleri ile, alkol veya halojen içeren türevlerinden orta zincirli PHA'lar üretir. Bu çalışmanın amacı doğal ve sentetik polimerlerin avantajlanm birleştirerek yeni polimerler elde etmektir. PHA-soya biyopolyesteri biyobozunur olmakla beraber viskoz ve yapışkan özelliğe sahiptir. Bu özelliğinden dolayı tek başına materyal olarak kullanılamaz. Bu nedenle PHA-soyanın viskoelastik ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla sentetik polimerlerle modifikasyonu amaçlanmıştır. Aynca PHA-soya bakteriyel polyesteri biyobozunur olduğundan, metil metakrilat polimeri ile graft kopolimerleri sentezlenerek doğada bozunamayan metil metakrilat polimerinin doğada parçalanmasına yardımcı olunabilir. Hidroliz edilen soya yağı asitinin, asit İçeriği GC ile belirlendi. Tablo i'de de görüleceği gibijpalmitik ve stearik asitten oluşan doymuş yağlann oram %13; oleik, linoleik linolenik ve palmitoleik asitten oluşan doymamış yağlann oram ise %87'dir. Pseudomonas oleovorans bakterisi, doymuş ve doymamış gruplar içeren soya yağı asidi karbon kaynağı olarak kullanılarak büyütüldü ve çözücü ekstraksiyon yöntemi ile PHA- soya biyopolyesteri hücre içerisinden ekstrakte edildi (Tablo i.). VIIIElde edilen polyesterin doymamış grupları NMR ile belirlendi. ^-NMR spektrumuna göre 5.3 ppm'de karakteristik olefin piki ve 5.2 ppm'de -CH-O- piki belirlendi. GC-MS kullanılarak PHA'nın tekrarlayan birim analizi gerçekleştirildi. Soya yağı asidinden elde edilen polyester metanoliz edilerek GC-MS 'de analiz edildi. Buna göre polyesterin doymuş ve doymamış gruplar içerdiği tespit edildi. PHA-soya polyesteri ağırlıklı olarak 3-hidroksi oktanoik asit ve 3-hidroksi dekanoik asit birimlerinden oluşmaktadır (Tablo ii.). Tablo ii: Soya yağı asidi kulanılarak elde edilen biyopoly esterin bileşimi Pseudomonas oleovorans homopolimer üretmediğinden elde edilen biyopolyesterin kopolimer olduğu kabul edildi. PHA-soya polyesteri oldukça yapışkan ve viskoz yapıdadır. Bu özelliklerin yan zincirdeki tekrarlanan birimlerin zincir uzunluğunun yüksek olmasından kaynaklandığını söyleyebiliriz. Biyopolyesterin molekül ağırlığının tayininde GPC kullanıldı ve DSC ile camsı geçiş sıcaklığı (Tg) belirlenmesine rağmen erime noktası (Tm) belirlenemedi. PHA'nın tahmini yapısı aşağıdaki gibi olabilir: O O -eo- ch-ch2- c^-eo- CH-CH2- C^v (ÇH2)a CH3 a=2-6 I CH2 I CH II CH I ÇH2 Cpb CH3 R= -CH=CH- CH2- b= 0-3 IXElde edilen polyester karekterize edildikten sonra metil metakrilat ile modifikasyonu gerçekleştirildi. Doymuş ve doymamış gruplar içeren PHA-soya biyopolyesteri ve metil metakrilat (MMA), dibenzoil peroksit başlatıcısı ile serbest radikal polimerizasyon yöntemi kullanılarak, PHA-soya-PMMA graft kopolimeri sentezlendi ve karakterize edildi. Monomer, substrat ve başlatıcı miktarlan değiştirilerek polimerizasyon birçok defa tekrarlandı. Graft kopolimerizasyon esnasında homo-PMMA da oluşur. Bu nedenle graft kopolimeri homo-PMMA ve reaksiyona girmemiş polyesterden ayırmak için, saflaştırma işlemi uygulandı. Tablo iii. Kopolimerin fraksiyonlu çöktürme yöntemi ile saflaştırılması sonuçlan Saflaştırma işlemi fraksiyonlu çöktürme yöntemi kullanılarak gerçekleştirildi. PHA- soya ve homo PMMA' in y değerleri tespit edildikten sonra PHA-soya-PMMA graft kopolimerinin y değeri bulundu. Graft kopolimerin ilgili homopolimerlerinin arasında bir değerde olması, oluşan ürünün graft/blok kopolimer yapısında olduğunun önemli bir kanıtıdır. Saf olarak elde edilen graft kopolimerin ^-NMR spekturumu alınarak3.5 ppm'de metil metakrilata ait metoksi piki ve 5.1 ppm'de polyestere ait metoksi proton piki belirlendi. PHA-soya polyesterini ve graft kopolimerin NMR spektrumlan karşılaştırıldığında kopolimerin % 15 oranında polyester içerdiği görülmüştür. Ayrıca yapılan GPC analizinde, graft kopolimerin molekül ağırlığının artmış olduğundan ; polyester ve MMA göre daha düşük geçiş zamanına kaydığı tespit edilmiştir. Kopolimerin DSC analizine göre; -50°C, -40 °C ve 80-130°C arasında (geniş olmak üzere) 3 farklı Tg belirlenmiştir. Fakat Tm tespit edilememiştir. XH-NMR, DSC ve GPC analiz sonuçlan bize graft kopolimer sentezlendiğini göstermiştir.Sentezlenen graft kopolimerin aşağıdaki aşağıdaki gibi gerçekleşmiş olması beklenir. O O O -60- CH-CH2- C-^jT-fO- ÇH- CH2- C4y + CH3- O- C- C- CH3 (ÇH2)a CH3 ÇH2 CH II CH I ÇH2

Özet (Çeviri)

GRAFT CQPOLYMERIZASTION OF METYLMETHACRYLATE ONTO BACTERIAL POLYESTER CONTAINING UNSATURATED SIDE CHAINS SUMARY The synthetic plastic material derived petroleum is not degraded in nature. Therefore it had not standpoint of environmental protection. Alternatively, biodegradable bioplastic production was interested. Poly(-3-hydroxy alkanoate)s, PHA, which is biodegradable and natural aliphatic polyester, synthesised by some microrganisms under limited nutrient conditions. PHAs are accumulated inside the cell of microrganisms as a reserve of organic carbon and chemical energy. Poly(-3-hydroxy alkanoate)s classify according to repeating unit. PHAs containing repeating units with 3-5 carbon atoms and with 6-14 carbon atoms, which call as short chain length PHA and medium chain length PHA respectively. Pseudomonas oleovorans is very versatile for PHA productioa Because it can produce polyesters from a wide variety of carbon substrates, including alkanes, alcohol, alkanoik acid or of these aromatic and olefinic derivatives. The objective of this study is combine advantages of natural and synthetic polymers to obtain new biodegradable materials. Although PHA-soybean is biodegradable, it is sticky, waxy and soft materials. Because of this poor mechanical properties, it was not used alone in industrial application. For this purpose, to improve mechanical and viscoelastic properties of PHA was modified with methyl methacrylate by using free radical grafting reaction. Besides polymethyl methacrylate (PMMA) is not degraded in nature. It was aimed that PMMA could be degraded in nature, grafting with degradable polyester PHA-soybean. This work reports synthesis of PHA-soybean methyl methacrylate copolymer. In this purpose firstly, PHA produced by feeding Pseudomonas oleovorans with soybean oil acid obtained from soybean. The acid obtained from hydrolysis of soybean oil including both saturated and unsaturated acids in different percentages. Saturated acids, including both palmitic and stearic acids, were approximately 13% by weight of the acids from soybean oil. Unsaturated acids, including oleic, linoleic, linolenic and palmitoleic acids, comprised about 87% by weight of the sample used. Pseudomonas oleovorans was grown on the soybean oil acids. The cells were isolated by solvent extraction method, at the constant harvesting time of 24 hours. Table i. Shows that the amounts of PHA produced in 10 L fermentation solutioa xuUnsaturated side chains in obtained biopolyester were detected by NMR analysis. ^-NMR spectra of the PHA-soybean contained the characteristic peaks such as olefin peak at 5.3 ppm, - CH-O- peak at 5.2 ppm. GC-MS analysis was also used for the chemical structure characterisation Methanolysis product of biopolyester obtained form natural oil acid (soybean oil) was analysed by GS-MS. GC-MS Results showed that, PHA-soybean was containing both unsaturated and saturated units. PHA-soybean consisted mainly 3-hydroxy octanoic acid and 3-hydroxy decanoic acid units (Table ii) Table ii. Composition ofbiopolyester obtained from Pseudamonas oleovorans Obtained biopolyester was assumed to be copolymers because Pseudomonas oleovorans never produce homopolymers. Biopolyester was sticky, waxy and soft material. We can say this properties comes from biopolyester have high carbon chain repeating units. Besides, glass transition temparature (Tg) of PHA determined by DSC. But melting temparature was not detected and molecular weights of polyester were determined by gel permeation chromatography (GPC). xniExpected structure of PHA-soybean as shown below. O -£0- CH- CH2- C^-eO- CH- CH2- CÇH2)a CH2 O CH3 a=2-6 CH II CH I ÇH2 (fa CH3 R= - CH=CH- CH2- b= 0-3 After the characterisation of PHA-soybean polyester, to improve mechanical and viscoelastic properties of PHA, it is necessary to apply chemical modification, hi this purpose, PHA- soybean was modified with MMA by free radical polymerisation An obtained graft copolymers easily crosslinked because of the post-polymerisarioa Number of SI-7, SI-13, SI-15 samples crosslinked under laboratory atmospheric conditions. They were not analysed. Therefore, when film was prepared from graft copolymer, 1-2 mg hydroquinon was added to prevent post-polymerisation. Therefor samples SI-24 and SI-30 were not crosslinked under atmospheric conditions. During copolymerisation reactions homopolymer of MMA we also produced. Thus of fractional precipitation was used to isolate the graft copolymer. Results of fractional precipitation were shown table iii. Table iii : Fractional precipitation of PHA-soybean-MMA graft copolymer According to table v., graft copolymer was isolated from PMMA and PHA-soybean. y.values of graft copolymer, PMMA and PHA-soybean were different each other. Therefore they were easily separated. Formation of the graft copolymer was proved by differences of y.value. xivThe formation of PHA-soybean-MMA graft copopolymer was also confirmed by spectral analysis. ^-NMR spectrum of graft copolymer was shown figure ii. Methoxy protons of methyl methacrylate at 3.5 ppm and (-0-CH-) proton of polyester at 5.1 ppm indicates successfiilly graft copqymerisation. When NMR spectrum of polyester andjşraft copolymer was compared, it was seen that PHA-soybean-g-MMA was include ratio of 1 5% polyester. Moreover, molecular weight ofgraft copolymer was shifted to shorter elution volumes. DSC determined Tg ofgraft copolymer. In respect of DSC results, there were tree different Tg which were at -50, -40 and 80-130 °C. fa-NMR, DSC and GPC analysis cleanly indicades the formation of graf copolymer. Expected reaction as follow: O 0 0 -60- ÇH-CH2- C V£0-CH-CH2- c^v + CH3- O-C- C- CH3 (ÇH2)a ÇH2 CH2 CH3 CH II CH I ÇH2 (« CH3 A Benzoyl perojcsit O O 11. i' -eo- CH- CH2- CV-eO- CH- CH2- C^- ( ÇH2)a CH2 CH? «wwwwwCH CHi II CH CH^- C^wwwwwww I I CH2 Ç- O- CH3 R I CH3 R O I XV

Benzer Tezler

  1. Tez No

    139999

    Polimetil metakrilat ve polistirenin bazı biyosentetik polimerlere graft kopolimerizasyonu

    Graft copolymerization of polymethyl mthacrylate and polystyrene onto some bio sentetic polymers

    BİRTEN ÇAKMAKLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    KimyaZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAKİ HAZER

  2. Tez No

    140001

    Bakteriyel poliesterlerin kimyasal modifikasyonları ve karakterizasyonları

    Chemical modifications and characterizations of microbial polyesters

    ALİ HAKAN ARKIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    KimyaZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAKİ HAZER

  3. Tez No

    577050

    Farelerde LPS ile oluşturulan orşit üzerine alfa-linolenik asitin koruyucu etkisi

    Protective effect of alpha-linolenic acid on LPs i̇nduced orchitis in mices

    FESİH OK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    ÜrolojiÇukurova Üniversitesi

    Üroloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERKAN DEMİR

  4. Tez No

    578929

    Farklı yağ asiti kompozisyonundaki yağların ozonlanması ve kinetik parametrelerinin araştırılması

    Ozonation of the oils in different fatty acid composition and investigation of kinetic parameters

    ÇAĞLAR KULU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERKAN NACİ KOÇ

  5. Tez No

    902594

    Piridazinon-üre türevi yeni bileşiklerin sentezi ve biyolojik aktiviteleri üzerine çalışmalar

    Studies on synthesis and biological activity of novel pyridazinon-urea derivatives

    AROOJ BAKHT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Eczacılık ve FarmakolojiGazi Üniversitesi

    Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDEN BANOĞLU

Geri Dön