Enhancing the commercial applications of polylactic acid by improving its crystallinity and mechanical properties with boron minerals
Bor mineralleri ile polilaktik asitin kristalinliğini ve mekanik özelliklerini iyileştirerek ticari uygulamalarının geliştirilmesi
- Tez No: 895661
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE MOCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 49
Özet
Çevremizdeki artan plastik kirliliği seviyeleri, sürdürülebilir alternatiflerin geliştirilmesine olan ilginin artmasına yol açmıştır. Polilaktik asit (PLA) polimeri biyo-esaslı karakteri, biyolojik olarak parçalanabilirliği ve düşük karbon ayak izi nedeniyle çevre dostu bir malzeme olarak öne çıkıyor. Ancak otomotiv ve ev aletleri gibi bazı uygulamalarda PLA'nın termal ve mekanik özellikleri yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle PLA'nın bu özellikleri, polimerin kristalliği arttırılarak geliştirilmelidir. Burada Türkiye'de bol miktarda bulunan bor mineralleri, kolemanit ve üleksit PLA için çekirdekleştirici ajan olarak sunulmaktadır. %1, 2, 5 ve 10 üleksit ve kolemanit mineralleri ile %2 üleksit katkılı PLA'ya %3 biyo-esaslı plastikleştirici ilavesinin termal ve mekanik etkilerini gözlemlemek amacıyla, Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) (camsı geçiş sıcaklığı, erime) sıcaklık ve kristalleşme %'si ile Termogravimetrik Analiz (TGA), çekme ve darbe testleri yapıldı. Bileşiklerin mikroyapısını araştırmak için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi yapıldı. Testler %2'lik üleksit katkısının PLA'nın ısıl çarpılma sıcaklığını 53 °C'den 92 °C'ye çıkardığını göstermektedir. DSC sonuçlarına göre kristalinite yüzdesi 13.88'den 21.84'e çıkarak %57'lik artış göstermiştir. Sonuçlar, kolemanit ilavesinin PLA'nın Izod darbe değerlerini 22'den 30 kJ/m2'ye çıkardığını göstermiştir. Kopma değerlerindeki uzama konusunda da iyileştirmeler sağlanmıştır. Çekme gerilimi değerleri daha düşük olmasına rağmen hedef uygulamalar için hala kabul edilebilir düzeydeydi. SEM fotoğraflarında bor minerallerinin %2 eklemeye kadar iyi bir şekilde dağıldığı görüldü. Bu çalışma, çevre dostu bir malzeme olan PLA'nın uygulama potansiyelini genişletirken aynı zamanda PLA'nın mekanik ve termal özelliklerini iyileştirmek için gerekli olan tavlama adımını ortadan kaldırarak bunu daha çevre dostu bir şekilde gerçekleştirmektedir. Ayrıca bu araştırma, Türkiye'de önemli kaynaklar olan üleksit ve kolemanit minerallerinin yüksek sıcaklık istenen uygulamalarında PLA'nın kullanabilmesine olanak sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
The increasing levels of plastic pollution in our environment have led to a growing interest in the development of sustainable alternatives. Polylactic acid (PLA) polymer stands out as an environmentally-friendly material due to its bio-based character, biodegradability and low carbon footprint. However, in some applications such as automotive and home appliances, the thermal and mechanical properties of the PLA may be insufficient. Therefore, those properties of the PLA should be enhanced by increasing the crystallinity of the polymer. Here boron-based minerals, colemanite and ulexite, as abundant materials in Türkiye, are offered as nucleating agents for PLA. To observe the thermal and mechanical effects of the addition of 1, 2, 5 and 10% ulexite and colemanite minerals (and 3% bio-based plasticizer to the 2% ulexite formulation) to PLA; differential scanning calorimetry (DSC) (glass transition temperature, melting temperature, and crystallization%), thermogravimetric analysis (TGA), tensile and impact tests were carried out. Scanning electron microscopy (SEM) analysis was performed to investigate the microstructure of the compounds. Analyses show that 2% of ulexite additive increased the Heat Deflection Temperature of PLA from 53 to 92 °C. The results showed that the addition of colemanite increased the Izod impact values of PLA from 22 to 30 kJ/m2. According to the DSC results, % crystallinity increased by 57% from 13.88 to 21.84. There were also noticeable improvements on elongation at break values. Although the tensile stress values were lower than that of PLA, they were still acceptable for the target applications. Good distribution of boron based additives was observed on the SEM photos up to 2% loading. This research not only expands the application potential of PLA, an eco-friendly material but it also does it in a more environmentally friendly manner by eliminating the need for an additional annealing step necessary to improve the thermal and mechanical properties of PLA. Also, this research showed the possibilities of using ulexite and colemanite minerals, which are important resources in Türkiye, to enable the application of PLA for high heat applications.
Benzer Tezler
- Yüksek basınç türbini çarpışma manifoldu uçak motor parçası üzerinde atmosferik plasma spray yönteminin uygulanması ve metalografik incelemesinin yapılması
High pressure turbine collision manifold on aircraft engine part application of atmospheric plasma spray method and metallographic review
SAMET ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
- Calculating radar range profile by time domain processing with physical optics
Fiziksel optik yöntemiyle zaman domeninde sinyal işleme kullanılarak radar menzil profilinin hesaplanması
ECE YAZAREL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Kolza sap-samanı piroliz katlı ürününün (Char) eldesi ve tanımlanması
Başlık çevirisi yok
AYDIN SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- The role of corporate governance and financial technology applications in enhancing the financial performance of the commercial banks in Iraq
Irak'taki ticari bankaların finansal performansının artırılmasında kurumsal yönetim ve finansal teknoloji uygulamalarının rolü
HALMAT MOHAMMED MAWLOOD MANTKI
- Ticari araçların yüksek akım güç devreleri içinpasif soğutucu tasarımı ve termal performans analizi
Passive cooler design and thermal performance analysis for high current power circuits of commercial vehicles
HAMDİ YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKERİYA PARLAK