Polilaktik asit/ poli (stiren-ko-metil metakrilat)/ kil nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
Polylactic acid/ poly (styrene-co-methyl methacrylate)/clay nanocomposite synthesis and characterization
- Tez No: 796184
- Danışmanlar: PROF. DR. AYLA ALTINTEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Son yıllarda çevre kirliliğinin hızlı artış göstermesiyle biyobozunur polimerlerin önemi; doğa dostu olması, yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi ve enerji verimliliği gibi birçok avantaja sahip olması sebebiyle artmıştır. Yapılan bu çalışmada Poli(stiren-ko-metil metakrilat) (P(St-ko-MMA))'ya biyobozunur özellik katmak için Polilaktik asit (PLA), nano takviye malzemesi olarak halloysit nanotüp (HNT) ve bentonit kullanılmıştır. Deneysel çalışma; ön hazırlık, nanokompozit sentezi ve karakterizasyon olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Ön hazırlık aşamasında takviye malzemesi olarak kullanılan HNT ve bentonit tabakalar arasını açmak ve organik çözücü içerisindeki dağılımın iyileştirilmesi için HNT dimetil sülfoksit (DMSO) ile bentonit ise setil trimetil amonyum bromür (CTAB) ile modifiye edilmiştir. İkinci aşamada stiren ve metil metakrilat monomerleri, başlatıcı olarak potasyum persülfat (KPS), emülsiyon yapıcı olarak sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanılarak emülsiyon polimerizasyonu ile P(St-ko-MMA) kopolimeri, PLA/P(St-koMMA)/HNT ve PLA/P(St-ko-MMA)/Bentonit nanokompozitleri ise in-situ ve çözelti harmanlama yöntemleri ile kütlece 30:70 ve 50:50 oranlarında PLA/P(St-ko-MMA) ve kütlece %5 ve %10 oranlarında takviye edici malzeme kullanılarak sentezlenmiştir. Son olarak üçüncü aşamada ise üretilen kopolimer ve nanokompozitlerin yapı analizi Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), yapısal özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), termal özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ve mekanik özellikleri Shore D ile gözlemlenmiştir. Ayrıca sentezlenen kopolimer ve in situ yöntemi ile üretilen nanokompozitlerin % monomer dönüşümü ve viskozite ortalama molekül ağırlıkları belirlenmiştir. PLA'nın nanokompozitler üzerindeki biyobozunurluk etkisini görebilmek için ise oluşturulan plakalar humuslu ve kaktüs toprağına gömülmüş ve belirli sürelerde ölçüm alınarak kütle kaybı takip edilmiştir. Karakterizasyon sonuçlarından HNT ve bentonit katkılı nanokompozitlerde katkı malzemesinin artışı nanokompozitin termal ve mekanik dayanımı arttırdığı ancak nanokompozitlere katılan PLA'nın termal ve mekanik dayanımı negatif yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca PLA'nın nanokompozitlere biyobozunur özellik katarak doğada bozunmaya yardımcı olduğu ve yapıya katılan HNT ve bentonitin su tutma özelliğinden dolayı malzemenin su tutma özelliğini arttırarak biyobozunmayı hızlandırdığı sonucuna ulaşılmıştır. In-situ yöntemi ile üretilen nanokompozitlerin mekanik dayanım konusunda çözelti harmanlama ile elde edilenlere kıyasla daha iyi özellikler sergilediği fakat termal dayanım konusunda kullanılan nanokompozit sentez yöntemlerinin birbirine üstünlüğü olmadığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
With the rapid increase in environmental pollution in recent years, the importance of biodegradable polymers; It has increased due to the fact that it is environmentally friendly, obtained from renewable sources and has many advantages such as energy efficiency. In this study, Polylactic acid (PLA) was used to add biodegradable properties to Poly(styrene-co-methyl methacrylate) (P(St-co-MMA)), halloysite nanotube (HNT) and bentonite were used as nano reinforcement materials. Experimental study; It was carried out in three stages as preliminary preparation, nanocomposite synthesis and characterization. HNT and bentonite were used as reinforcement material in the preliminary preparation stage. Dimethyl sulfoxide (DMSO) and HNT, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) and bentonite were modified to open the layers and improve the dispersion in the organic solvent. In the second stage nanocomposite synthesis, P(St-co-MMA) copolymer was synthesized by emulsion polymerization using styrene and methyl methacrylate monomers, potassium persulfate (KPS) as initiator and sodium dodecyl sulfate (SDS) as emulsifier. Also PLA/P(St-co-MMA)/HNT and PLA/P(St-ko-MMA)/Bentonite nanocomposites by in-situ and solution blending methods, using PLA/P(St-co-MMA) at 30:70 and 50:50 rations by mass and reinforcing materials at 5% and 10% rations by mass were synthesized. In the third stage, the structural analysis of the copolymers and nanocomposites was observed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), their structural properties were observed by Scanning Electron Microscopy (SEM), thermal properties were observed by Thermogravimetric Analysis (TGA) and mechanical properties were observed by Shore D. Also, the % monomer conversion and viscosity average molecular weights of the synthesized copolymer and nanocomposites were determined. In order to see the biodegradability effect of PLA on nanocomposites, the formed plates were buried in humus and cactus soil and mass loss was followed.PLA has a negative effect on thermal and mechanical strength and a positive effect on degradation. From the characterization results, it was observed that the increase of the additive material in HNT and bentonite added nanocomposites increased the thermal and mechanical strength of the nanocomposite, but the PLA added to the nanocomposites negatively affected the thermal and mechanical strength. Also PLA added biodegradable properties to nanocomposites, helping them to decompose in nature, and the water retention feature of HNT and bentonite added to the structure accelerated biodegradation. It has been observed that nanocomposites produced by in-situ method exhibit better properties in terms of mechanical strength than those obtained by solution blending but nanocomposite synthesis methods used in thermal resistance are not superior to each other.
Benzer Tezler
- Design and synthesis of complex biomacrolecules and their use in various applications
Karmaşık biyomakromoleküllerin tasarımı, sentezi ve değişik uygulamalarda kullanımı
SEVİM MANOLYA KUKUT
Doktora
İngilizce
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. OKŞAN KARAL-YILMAZ
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Poli(laktik asit) karışımlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of poly(lactic acid) blends
İBRAHİM EKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE AYLİN KARAHAN TOPRAKÇI
- Investigation of joncryl chain extender reactivity with amorphous and semicrystalline polylactide
Joncryl zincir uzatıcının reaktivitesinin amorf ve yarı kristalin polilaktit ile incelenmesi
YAVUZ AKDEVELİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR
- Çeşitli fosfor bileşiklerinin farklı polimer matrislerinde antioksidant performanslarinin incelenmesi
Investigation of antioxidant performance in different polymer matrices of various phosphorus compounds
HÜSEYİN ÇAĞDAŞ ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ARİF KAYA
- Polilaktik asit/polistiren/çinko oksit nanokompozit sentezi ve yağ-su ayırmadaki etkinliğinin incelenmesi
Polylactic acid/polystyrene/zinc oxide nanocomposite synthesis and investigation of its efficiency in oil-water separation
HANDE ZİNCİRKARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ALTINTEN