White led induced degradation of polyacrylates as a green alternative for polymer recycling
Polimer geri dönüşümünde yeşil bir alternatif olarak poliakrilatların beyaz led ışığı altında bozunması
- Tez No: 807389
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ KIŞKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Günümüzde, plastik malzemeler avantajlı özellikleri nedeniyle neredeyse her gün yaygın bir şekilde kullanıldığı görülmektedir. Ancak, plastiklerin yaygın kullanımı çevresel sorunlara yol açmıştır. Plastik atıkların birikmesi, doğal ekosistemlere ve biyoçeşitliliğe zarar veren önemli bir sorundur. Daha sürdürülebilir ve yeşil bir dünya için plastiklere olan bağımlılığın azaltılması ve plastik atıkların etkili bir şekilde yönetilmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla, polimer bilimi ve mühendisliği alanında, mekanik geri dönüşümden polimerlerin bozunması ve kimyasal geri dönüşüme kadar çeşitli stratejiler geliştirilmektedir. Polimetil metakrilat (PMMA), yüksek darbe dayanıklılığı, optik berraklık ve hafiflik gibi dikkate değer özellikleriyle malzemeler alanında büyük öneme sahip olan bir polimerdir. Bu özellikler sayesinde PMMA, birçok farklı uygulama alanında kullanılmaktadır. Ancak, PMMA'nın yaygın kullanımı, önemli miktarda atık oluşmasına sebep olmuştur. Öngörülere göre, 2027 yılına kadar polimer tüketimi yıllık 4 milyon ton seviyesine ulaşacak ve yıllar ilerledikçe bu miktarın daha da artma eğilimi gösterecektir. Bu durum, plastik atıklarının artan bir sorun haline gelmesine yol açmaktadır. PMMA, hidroliz edilebilir bir ana zincire sahip olmadığından, geleneksel geri dönüşüm yöntemleriyle kolayca geri dönüştürülememektedir. Bu nedenle, ileri düzeyde geri dönüşüm yöntemlerinin kullanılması gerekmektedir. Ancak, bu yöntemlerin uygulanması ekonomik ve çevresel açıdan zararlı bazı gereksinimleri beraberinde getirmektedir. Yüksek sıcaklıkların kullanılması, enerji tüketimini artırırken çevresel etkileri de olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Ayrıca, ağır toksik metal katalizörlerin kullanımı da çevre kirliliği potansiyeli taşımaktadır. Bu zorlayıcı koşullara rağmen, yapılan araştırmalar polimer geri dönüşümüne katkı sağlamaktadır. Ancak, bu gereksinimleri çevre dostu alternatiflerle değiştirmek oldukça ilgi çekici bir konumdadır. Özellikle fotokimyasal reaksiyonlar, çevre dostu olması ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlara sahip olması nedeniyle endüstri ve akademide büyük ilgi görmektedir. Işıkla tetiklenen reaksiyonların polimer geri dönüşümü alanında kullanılması, verimli ve çevre dostu bir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmanın ana fikri, fotoreaksiyonları bu alana uyarlamak ve başka bir çevre kirliliği faktörü olan metal bazlı katalizörler yerine zararsız bir katalizör kullanmaktır.Bu çalışmada, polimerlerin bozunma alanında ışığın etkili özelliklerinden faydalanıyoruz. PMMA türevlerinin ana zincirinde bulunan halojenin bozunması için beyaz bir LED ışık kaynağı ve metal içermeyen katalizörler kullanarak yeni bir yaklaşım sunuyoruz. Işığa duyarlı halojen atomlarını (klor atomları) içeren PMMA türevleri, kopolimerizasyon yoluyla ana zincire dahil edilmiştir. Metil metakrilat-metil α-kloroakrilat (MCA) ve metil metakrilat-etil cis-3 bromoakrilat (EBA) kopolimerlerinin sentezi için Tersinir Katkı-Fragmentasyon Zincir Transferi (RAFT) kontrollü polimerizasyon tekniği kullanılmıştır. Metal içermeyen organik boyar maddelerin (katalizörlerin) varlığında, sentezlenen kopolimerler, görünür bölge dalga boyunda verimli bir şekilde düşük molekül ağırlıklı polimer zincirlerine bozunmuştur. Sentezlenen kopolimerlerin fiziksel özellikleri ve yöntemin kinetiği DSC, TGA, 1H-NMR ve GPC analizleriyle araştırılmıştır. Ortam sıcaklığında %80'e kadar bozunma gözlemlenmiştir. Bu çalışma, polimer geri dönüşümü için gerçekçi bir yaklaşımdır ve polimerler için daha sürdürülebilir geri dönüşüm yöntemlerinin geliştirilmesine öncülük etmektedir.
Özet (Çeviri)
In today's world, plastic materials are used almost every day due to their advantageous properties. However, widespread use of plastics has resulted in serious environmental issues, such as the buildup of plastic waste and its damaging effects on ecosystems. Efforts are underway to find effective recycling methods for widely used polymers as part of the journey towards a greener and more sustainable world, aiming to reduce this dependence. The topic of enhancing the sustainability of polymers is at the forefront of the discipline of polymer science and engineering, and it includes a variety of strategies, from mechanical recycling to degradation and chemical recycling. Poly(methyl methacrylate) (PMMA) is a polymer that holds great significance within the realm of materials due to its remarkable combination of high-impact strength, optical clarity, and lightweight characteristics. Various applications of PMMA have resulted in considerable consumption and generation of noticeable amounts of waste. By 2027, it is projected that the consumption of polymers will reach a level of 4 million tons per year and as the years pass, it could further increase. Since PMMA does not have a hydrolysable main chain, depolymerization or degradation requires advanced recycling methods. These methods involve some requirements that are both economically and environmentally harmful, such as high temperatures and heavy toxic metal catalysts. Despite the challenging conditions, the research conducted contributes to polymer recycling. However, replacing these requirements with some green alternatives is highly appealing. Photochemical reactions, with advantages such as being environmentally friendly and low energy consumption, have gained attention both in industry and academia. The idea of adapting light-induced reactions to this field and using a catalyst other than metal-based catalysts, which are another environmental pollutant factor, shed light on this study. In this study, we take advantage of the efficient properties of light in the field of degradation. We present a novel approach utilizing a white LED light source and a metal-free method for the degradation of PMMA derivatives that contain halogen in the main chain. A copolymerization incorporated PMMA derivatives containing light-triggerable halogen atoms into the main chain. The Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) controlled polymerization technique was employed for the synthesis of methyl methacrylate-methyl α-chloroacrylate and methyl methacrylate-ethyl cis-3 bromoacrylate copolymers. In the presence of organodyes (metal-free catalysts) the synthesized copolymers undergo efficient degradation into low molecular weight oligomers when irradiated with visible light. This study serves as a realistic approach to polymer recycling and leading to the development of more sustainable recycling methods for polymers.
Benzer Tezler
- Investigation of the effect of valproic acid, an hdac inhibitor, on the relationship between oxidative stress and autophagy in human eosinophil
İnsan eosinofillerinde valproik asit ile oluşturulan oksidatif stres ve otofaji sonrası bağışık yanıtların incelenmesi
GÖKSU ÜZEL TURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEREN ÇIRACI
- Sönümlemeli kanallarda kafes kodlamalı sistemler için birleşik serpiştirme tekniği
Combined interleaving technique for trellis coded systems in feding channels
ERSİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT AYGÖLÜ
- A novel approach for identification of thermal and optical characteristics for the active layer of high power photonic devices
Yüksek güçlü fotonik sistemlerin aktif katmanının termal ve optik özelliklerinin karakterizasyonu için yeni bir yaklaşım
AHMET METE MUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
- Mide kanserinde hipoksi koşullar altında TNF-α'ya bağlı olarak NRF3 geninin incelenmesi
Investigation of NRF3 gene to TNF-α dependent under hypoxia conditions in stomach cancer
DENİZ KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
GenetikHaliç ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİHA BURCU IRMAK YAZICIOĞLU
- Hidroksiapatit/poliakrilik asit kompozit malzeme üretimi ve 5-fluorourasil taşınım performansının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ESRA KADI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT SAYGILI