Ayakkabı taban sistemlerinde adipik ve adipik/süksinik asit poliester poliol esaslı poliüretanın işlenebilirlik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the processability properties of adipic and adipic/sucinic acid poliester polyol-based polyurethane in shoe sole systems
- Tez No: 803316
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR KÜÇÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Polyurethane, polyol, biodegradable, adipic acid, succinic acid
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Son yıllarda petrol ve petrolden elde edilen ham maddelerin tedariği ve sürdürülebilirliği konusunda ciddi problemler yaşanması yenilenebilir biyo esaslı doğal malzemelere yönelimi arttırmıştır. Kökeni petrol olan ve çoğunlukla çevreye zararlı olan kimyasallar karbon ayak izini dolaylı yoldan etkilerken biyo esaslı malzemeler fosil yakıtların daha az kullanılmasını ve bu sayede karbon ayak izinin ve sera gazı salımının azaltılmasını sağlarlar. Reçine ve fosilleşmiş bitkilerden fermantasyon yöntemiyle elde edilen süksinik asit, sahip olduğu fonksiyonel gruplar sebebiyle poliüretan sektöründe son yıllarda kullanımı artan önemli bir biyo esaslı malzemedir. Bu çalışmada poliol sentezinde ana hammadde olarak kullanılan petrol kaynaklı adipik asite alternatif olarak biyo esaslı süksinik asitin tek başına ve adipik asit ile birlikte kullanılabilirliği araştırılmış, sadece adipik asit, sadece süksinik asit ve yapı içerisine %5, %10 ve %20 oranında süksinik asit katılarak yarı mamül poliester polioller sentezlenmiştir. Poliol sentezi için reaksiyon ortamında glikol kaynağı olarak monoetilen glikol, dietilen glikol, bütandiol ve trimetil propan ve katalizör olarak tetra isopropil titanat kullanılmıştır. Elde edilen yarı mamül poliolün fiziksel özellikleri hidroksil sayısı, viskozite, yüzde su miktarı ve renk tayini ölçüm yöntemleri ile yapısal özellikleri ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile karakterize edilmiştir. Adipik asit ve adipik asit-süksinik asit ile sentezlenen polioller prepolimerlerle reaksiyona sokularak poliüretan köpük haline getirilmiştir. Sentezlenen polioller ile hazırlanan poliüretan köpüklerin renk ve gözenek yapılarının birbirine benzer olduğu kabarma sürelerinin 7-11 saniye aralığında ve ele yapışma sürelerinin 33- 37 saniye aralığında, serbest yoğunluklarının ise 223-225 kg/m³ aralığında olduğu belirlenmiştir. Hazırlanan polioller kalıp makinesinde poliüretan ayakkabı tabanı haline getirilerek kalıp kırılması, kalıp yoğunlukları, shore değerleri ve adım sayıları hesaplanmıştır. Ayakkabı tabanlarının kalıp kırılmaları incelendiğinde sadece adibik asit, adibik asit ile birlikte yapı içerisinde %5 ve %10 oranında süksinik asit kullanılarak hazırlanan denemelerde kırılma görülmezken, süksinik asit miktarı yapı içerisinde %20 oranına çıktığında kalıpta kırılma meydana gelmiştir. Kalıp yoğunlukları 424-426 g/cm³ aralığında hesaplanmıştır. En yüksek sertlik değerine ve buna bağlı olarak en düşük adım sayısına süksinik asit miktarı %20 olan poliol ile hazırlanan ayakkabı tabanının sahip olduğu görülmüştür. Yapılan bu çalışma süksinik asitin poliester poliol sentez reaksiyonunda tek başına kullanımının işlenebilirlik açısından uygun olmadığını ancak %5 ve %10 oranlarında adipik asit ile birlikte kullanıldığında işlenebilir olduğunu göstermiştir. Süksinik asidin yapı içerisindeki oranı %20 olduğunda ayakkabı taban sistemi uygulamalarında işlenebilir özelliklere sahip olmakla birlikte mekanik dayanım özelliklerini karşılamamıştır. Anahtar Kelime : Poliüretan, poliol, biyobozunur, adipik asit, süksinik
Özet (Çeviri)
In recent years, serious issues regarding the supply and sustainability of oil and petroleum-derived raw materials have increased the focus on renewable bio-based natural materials. Bio-based materials, which have origins in petroleum and are often environmentally harmful, indirectly impact carbon footprint. On the other hand, bio-based materials contribute to the reduction of carbon footprint and greenhouse gas emissions by promoting the decreased use of fossil fuels. Succinic acid, obtained from resin and fossilized plants by fermentation method, is an important bio-based material that has been used in the polyurethane sector in recent years due to its functional groups. Present study the potential of using biobased succinic acid as an alternative to petroleum-derived adipic acid as the main raw material in polyol synthesis was investigated. Also, semi-finished polyester polyols were synthesized by using adipic acid alone, succinic acid alone, and a combination of both, with succinic acid incorporated at varying ratios of 5%, 10%, and 20% into the polymer structure. Monoethylene glycol, diethylene glycol, butanediol and trimethyl propane were used as glycol source and tetra isopropyl titanate was used as catalyst in the reaction medium for polyol synthesis. The physical properties of the semi-finished polyol obtained were characterized by hydroxyl number, viscosity, percent water content and color determination measurement methods, and its structural properties were characterized by Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Polyester polyols synthesized using adipic acid and adipic acid-succinic acid were reacted with prepolymers to produce polyurethane foam. The resulting polyurethane foams, prepared from the synthesized polyols, exhibited similar color and pore structures. The foaming time ranged between 7-11 seconds, while the tackfree time ranged from 33-37 seconds. The free densities of the foams were determined to be in the range of 223-225 kg/m³.The prepared polyols were molded in a molding machine to form polyurethane shoe soles. The mold breaking strength, mold densities, shore values, and step counts were calculated. When examining the mold breaking of the shoe soles, it was observed that no breakage occurred in the samples prepared using only adipic acid, adipic acid with 5% and 10% succinic acid incorporated into the structure. However, when the succinic acid content reached 20% in the structure, mold breakage occurred. The mold densities were calculated in the range of 424-426 g/cm³. It was observed that the shoe sole prepared with the polyol containing 20% succinic acid exhibited the highest. This study show that the sole utilization of succinic acid in the synthesis of polyester polyols is not feasible in terms of processability. However, when combined with adipic acid at 5% and 10% ratios, it exhibited satisfactory processability. Although the polyols containing 20% succinic acid within the structure demonstrated workable properties for shoe sole applications, they fell short of meeting the required mechanical strength characteristics.
Benzer Tezler
- Architecture of constraints: A mass customization oriented approach for housing design
Kısıtlarla tanımlanan mimarlık: Kitlesel özelleştirme odaklı konut tasarımı
BENGİSU İLKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU
- Bilgisayar destekli ortopedik ayakkabı taban tasarımı ve imalatı
Computer aided sport orthopedic shoe sole design and manufacturing
AYNUR YORULMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. OĞUZ GİRİT
- Management information system and data varehousing
Yönetim bilişim sistemleri ve veri ambarları
LEVENT BAYOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolDokuz Eylül ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TATYANA YAKHNO
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Bilgisayarla görme ve giyilebilir çoklu sensör sistemi ile yürüyüş analizi
Gait analysis with computer vision and wearable multiple sensor system
HÜSEYİN ÖZTÜRKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÖZEK