Behaviors of polylactide biocomposites reinforced with microcrystalline cellulose
Mikrokristal selüloz takviyeli polilaktit biyokompozitlerin davranışları
- Tez No: 416643
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Bu tez çalışmasının birinci bölümünün amacı mikrokristal selüloz (MCC) miktarının polilaktit (PLA) biyokompozitlerinin özellikleri üzerindeki etkisini incelemektir. Bu bölüm maleik anhidrat (MA) ile graft edlmiş PLA kopolimer (PLA-g-MA) uyumlaştırmasının etkilerini de içermektedir. PLA/MCC biyokompozitleri endüstriyel teknikler ile uyumlu yöntemler ile üretilmiştir. Kompaundlama için çift vidalı ekstrüder ile eriyik karıştırma tekniği, numunelerin şekillendirilmesi için de enjeksiyon kalıplama tekniği kullanılmıştır. SEM analizi ve mekanik testler ağırlıkça %3 MCC kullanımının oldukça homojen bir dağılıma ve bunun sonucu olarak da özellikle süneklik ve tokluk değerleri olmak üzere mekanik özelliklerde iyileşmelere neden olduğunu göstermiştir. Örneğin, saf PLA ile karşılaştırıldığında, kırılmadaki %uzama ve kırılma tokluğu değerlerindeki artışlar sırasıyla %78 ve %31 oranlarındadır. MA uyumlaştırmasından sonra, bu artışlar %82 ve %55 oranlarına ulaşmıştır. Ayrıca, DSC ve TGA analizleri MCC kullanımının PLA'nın ısıl dönüşüm ve ısıl bozunum sıcaklıklarında önemli değişimlere neden olmadığını da göstermiştir. Bu çalışmanın ikinci bölümünün amacı ise hızlandırılmış atmosferik yaşlandırmanın saf PLA ve onun ağırlıkça %3 MCC biyokompozit numuneleri üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Atmosferik yaşlandırma koşulları, ISO 4892-3 standartları ile uyumlu olan ardışık UV radyasyonu ve nem döngüleri ile 200 saat boyunca uygulanmıştır. Çeşitli karakterizasyon teknikleri ve mekanik testler temel bozunum mekanizmalarının fotoliz, foto-oksidasyon ve hidroliz olduğunu; ve bu mekanizmaların ana zincir yapısındaki kesilmeler nedeniyle PLA'nın molekül ağırlığında önemli azalmalara yol açtığını göstermiştir. Bunun sonucunda, PLA ve PLA/MCC biyokompozit numunelerinin elastik modül dışındaki diğer mekanik özellikleri; mukavemet, süneklik ve kırılma tokluğu değerleri oldukça azalmıştır. Ancak, 200 saat hızlandırılmış atmosferik yaşlandırmaya maruz kalan PLA ve PLA/MCC numunelerinin mekanik özellikleri karşılaştırıldığında, atmosferik koşullara maruz kalan uygulamalar için, yalnızca %3 MCC içeren PLA/MCC biyokompozit kullanımının saf PLA kullanımına göre oldukça yararlı olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The purpose of the first part of this thesis was to investigate the effects of microcrystalline cellulose (MCC) content on the properties of polylactide (PLA) biocomposites; including the influences of maleic anhydride (MA) grafted PLA copolymer (PLA-g-MA) compatibilization. PLA/MCC biocomposites were produced by industrially compatible production techniques, i.e. twin-screw extrusion melt-mixing for compounding and injection molding for shaping of bulk specimens. SEM analysis and mechanical tests indicated that use of 3 wt% MCC resulted in very uniform distribution and consequently improved properties especially in terms of ductility and toughness. For instance, compared to neat PLA, the increases in the values of %strain at break and fracture toughness were 78% and 31%, respectively. After MA compatibilization, these increases became as much as 82% and 55%, respectively. Moreover, DSC and TGA indicated that use of MCC resulted in no significant changes in the transition temperatures and thermal degradation temperatures of PLA. The purpose of the second part of this thesis was to reveal effects of accelerated weathering in neat PLA and its 3 wt% MCC biocomposite. Weathering conditions were applied via consecutive steps of UV irradiation and humidity in accordance with ISO 4892-3 standards for 200 hours. Various characterization techniques and mechanical tests indicated that photolysis, photo-oxidation and hydrolysis were the main degradation mechanisms leading to significant decrease in the molecular weight of PLA via main chain scission. Consequently, except elastic modulus other mechanical properties; strength, ductility and fracture toughness of PLA and PLA/MCC decreased substantially. However, after comparing the mechanical properties of the neat PLA and PLA/MCC biocomposite specimens having 200 h of accelerated weathering, it was concluded that; for the outdoor applications use of PLA/MCC biocomposite (with only 3 wt% MCC) was extremely beneficial compared to using neat PLA.
Benzer Tezler
- Doğal lif takviyeli biyokompozit üretimi
Natural fiber reinforced biocomposite production
DUYGU ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AŞKIN
- Static and dynamic behavior of polymer based biocomposites
Polimer bazlı biyokompozitlerin statik ve dinamik davranışı
ATABERK BAYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PAŞA YAYLA
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Farklı türde silanlarla modifiye edilen hidroksiapatit içerikli biyokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of hydroxyapatitecontained biocomposites modified by different type silanes
EYLÜL ODABAŞ
- Polilaktik asit biyokompozitlerin geliştirilmesi ve mekanik modellenmesi
Development and mechanical modelling of polylactic acid biocomposites
ÖZAY AKSOY
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik Bilimleriİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
- Preparation of biocomposites using spray dryer and their applications in drug delivery systems
Püskürtmeli kurutucu ile biyokompozitlerin hazırlanması ve ilaç taşınım sistemlerinde kullanımı
ERHAN ÖZSAĞIROĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR