Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships

Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi

PDF İndir

Tez No: 948776
Yazar: HANDAN PALAK
Danışmanlar: PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
Tez Türü: Doktora
Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Polymer Science and Technology, Textile and Textile Engineering
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2025
Dil: İngilizce
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Sayfa Sayısı: 198

Özet

Fosil bazlı polimerlerden biyopolimerlere geçiş, çevresel sürdürülebilirliğin sağlanması, karbon ayak izinin azaltılması ve plastik kirliliğiyle mücadele açısından büyük önem taşımaktadır. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen biyopolimerler, doğada biyobozunur olmaları sayesinde çevre kirliliğini azaltırken, aynı zamanda döngüsel ekonomi ve etkili atık yönetimi sistemlerine entegre edilebilmektedir. Bu geçiş, fosil kaynaklara olan bağımlılığı azaltarak tarım ve ormancılığa dayalı hammaddelerin kullanımını teşvik etmekte ve kalkınmaya katkı sağlamaktadır. Ayrıca, çevresel regülasyonların sıkılaşması ve tüketicilerin çevre dostu ürünlere yönelmesi de biyopolimerlerin benimsenmesini hızlandıran önemli faktörler arasındadır. Biyopolimerler arasında polilaktik asit veya polilaktid (PLA), yenilenebilir kaynaklardan; örneğin, mısır nişastası ve şeker kamışı, elde edilmesi, biyobozunur olması ve iyi mekanik ve bariyer özelliklerine sahip olması nedeniyle en yaygın ticari kullanıma sahip ve en kapsamlı şekilde araştırılan biyopolimer olarak öne çıkmaktadır. PLA, laktit dimerinin halka açılma polimerizasyonu veya laktik asit monomerlerinin doğrudan kondenzasyon polimerizasyonu yoluyla sentezlenebilir. Ancak, doğrudan kondenzasyon polimerizasyonu sırasında yan ürün olarak su oluştuğundan yüksek molekül ağırlıklı PLA üretiminde çoğunlukla halka açılma polimerizasyonu tercih edilmektedir. PLA, gıda ambalajı, biyomedikal cihazlar, filtrasyon ve teknik tekstiller gibi çeşitli mühendislik uygulamalarında polistiren ve polietilen tereftalat gibi geleneksel termoplastiklere umut verici bir alternatif sunmaktadır. Bununla birlikte, PLA'nın kırılganlığı, düşük eriyik mukavemeti ve yavaş kristallenme hızı gibi bazı sınırlamaları bulunmaktadır. Bu dezavantajlar, PLA'nın yumuşak polimerlerle harmanlanması, plastikleştiriciler ile modifiye edilmesi veya nanopartiküller ya da katkı maddeleri ile takviye edilmesi yoluyla giderilebilir. Bahsi geçen zorluklara rağmen, PLA ve diğer biyopolimerlere yönelik artan ilgi, bu malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi ve farklı endüstrilerdeki kullanım alanlarının genişletilmesi için araştırmaların gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu tezin amacı, PLA bazlı nanolifli ve film yapılarının özelliklerini, polimer matrise biyobazlı katkı maddeleri ekleyerek optimize etmek ve geliştirilen malzemelerin yapı-özellik ilişkilerini kapsamlı bir şekilde analiz ederek yorumlamaktır. Bu kapsamda, biyobazlı katkı maddeleri içeren polimer formülasyonlarının geliştirilmesi, uygun organik çözücü sistemlerinin ve ilave edilen biyobazlı katkı maddelerinin konsantrasyonlarının araştırılması konularında bilgi birikiminin oluşturulması da hedeflenmiştir. Biyoesaslı katkı maddeleri içeren ve içermeyen polimer çözelti formülasyonlarının işlenerek malzeme geliştirilmesi amacıyla, elektroeğirme, çözelti dökme ve eriyik işleme teknikleri şu nedenlerle seçilmiştir: Elektroeğirme yöntemi laboratuvar ölçekli çalışmalarda yaygın olarak kullanılmakta, pilot ölçekli üretim imkânı sunmakta ve endüstriyel uygulamalar için potansiyel taşımaktadır; öte yandan, çözelti dökme ve eriyik işleme yöntemleri, PLA'nın endüstriyel ölçekte işlenmesinde yaygın olarak kullanılan tekniklerdir. Bu doktora tezi, PLA bazlı malzemelerin tasarımı, işlenmesi ve fonksiyonelleştirilmesine yönelik kapsamlı bir araştırma sunmakta olup, bu malzemelerin performansını, çok yönlülüğünü ve sürdürülebilir malzeme sistemlerindeki uygulama alanlarını geliştirmeyi amaçlamaktadır. Dört birbirine bağlı çalışmanın entegrasyonu ile tez, hem içsel faktörler—örneğin D-laktit içeriği ve moleküler ağırlık—hem de dışsal parametreler—örneğin çözücü sistemleri, polimer karışımı ve nanopartikül katkısı—PLA bazlı malzemelerin işlenebilirliği ve nihai özellikleri üzerindeki etkilerini sistematik olarak incelemiştir. Selüloz nanokristal (CNC) dispersiyonunun iyileştirilmesi için ikili çözücü sistemlerinin optimizasyonu, çözeltiden döküm yöntemiyle üretilen PLA/CNC nanokompozitlerin kalitesini artırmaya yönelik önemli stratejileri ortaya koymaktadır. Kontrollü CNC yüklemeleriyle elektroeğrilmiş PLA/PBAT nanokompozit nanolif yüzeylerin geliştirilmesi, çok bileşenli formülasyonların nanolif yüzeylerin yapısal performansı üzerindeki etkisini daha ayrıntılı olarak ortaya koymaktadır. Son olarak, doğal antosiyaninlerin PLA nanoliflere katılması, uyarana duyarlı malzeme tasarımında yenilikçi bir yaklaşım sunarak, akıllı ambalajlarda potansiyel kullanım için renk değiştirici pH sensörlerinin üretimini mümkün kılmaktadır. Özetle, tez, malzeme uygulamalarına yönelik sürdürülebilir polimer sistemlerinin tasarımında yeni bilimsel ve teknik anlayışlar sağlamaktadır. İlk araştırma makalesinde, ana hedef, D-laktit içeriği ve PLA'nın moleküler ağırlığının elektroeğirilme davranışı üzerindeki etkilerini incelemektir, çünkü bu parametreler, PLA'nın kristallenebilirliği, işlenebilirliği ve nihai özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle, D-laktit içeriğinin PLA işlenebilirliği üzerindeki etkisi, ekstrüzyon, termoformlama, köpürme ve eriyik çekme gibi işlemlerle kapsamlı bir şekilde incelenmişken, elektroeğirilme üzerindeki rolü bu çalışmaya kadar araştırılmamıştır. Bu doğrultuda, üç farklı PLA tipinin elektroeğirilme özellikleri değerlendirilmiştir: yüksek (aPLA-H) veya düşük moleküler ağırlığa (aPLA-L) sahip iki amorf, ve yüksek moleküler ağırlığa sahip bir yarı kristalin (cPLA-H). Yüksek kristallenebilirliği ve moleküler ağırlığı nedeniyle, cPLA-H, özellikle yüksek kloroform içeriğine (≥%75) sahip çözücü sistemlerinde daha kalın nanolifler üretmiştir. aPLA-H, daha yüksek moleküler dolaşım nedeniyle aPLA-L'ye kıyasla daha kalın nanolifler üretmiştir. Elektroeğirilmiş cPLA-H nanolif yüzeyleri, yüksek kristalliniteye (~%37) bağlı olarak en yüksek depolama modülünü (~15 MPa) göstermiştir, oysa aPLA-L, amorf doğası ve daha az moleküler dolaşımdan dolayı en düşük depolama modülünü (~10 MPa) sergilemiştir. Bu temel çalışmadan elde edilen en önemli bulgulardan biri, yarı kristalin PLA kullanılarak geliştirilen nanolifli ağların, amorf PLA kullanılarak geliştirilenlere kıyasla daha iyi mekanik özellikler sergilemesidir. Bir diğer önemli bulgu ise, yarı kristalin PLA kullanımının, polimer çözeltisinin hazırlanması sırasında, örneğin polimerin çözücüsünde yavaş çözünmesi gibi, ve elektroeğirme işlemi sırasında, enjeksiyon şırıngasında polimer çözeltisinin jel halini alması ve iğne ucunda hızlı katılaşma nedeniyle tıkanma sorunlarına yol açması gibi çeşitli zorluklar yaratmasıdır. Bu bulgulara dayanarak, çalışmanın geri kalanında şu yaklaşım benimsenmiştir: Eğer amaç üstün mekanik özellikler elde etmek veya bunları daha da iyileştirmekse, yarı kristalin PLA dereceleri tercih edilecektir. Diğer taraftan, mekanik özelliklerin ana öncelik olmadığı malzemelerin geliştirilmesi için işlenmesi kolay amorf PLA dereceleri seçilecektir. PLA'nin işlenebilirliğini iyileştirmek için düșük maliyetli ve verimli stratejilerden biri, nanoparçacıkları takviye edici dolgu maddesi olarak kullanarak PLA esaslı nanokompozitlerin geliştirilmesidir. CNC'ler, biyobozunur ve biyolojik kökenli polisakkarit nanopartikülleri, düşük yoğunluk, yüksek yüzey alanı ve mükemmel mekanik özellikler gibi avantajlar sunarak çevre dostu nanokompozitler için umut verici bir seçenek oluşturmaktadır. Eşsiz özellikleri nedeniyle, CNC'lerin güçlendirme, bariyer filmleri, biyomedikal implantlar, ilaç salınımı, nanolifler ve teknik tekstiller gibi çeşitli alanlarda potansiyel uygulamaları bulunmaktadır. İkinci araştırma makalesinde, farklı moleküler ağırlıklara sahip yarı kristalin PLA dereceleri kullanılmıştır. PLA moleküler ağırlığının yüksek (HPLA), orta (MPLA) ve düşük (LPLA) olarak sınıflandırılması ve diklorometan (DCM)/dimetilsülfoksit (DMSO) karışım oranının selüloz nanokristallerinin çözelti dökme PLA/CNC nanokompozitlerinde dispersiyon kalitesi üzerindeki etkileri, küçük genlikli osilatör kayma ölçümü ile analiz edilmiştir. %100 DCM ile hazırlanan nanokompozitlerde, düşük dielektrik sabiti nedeniyle CNC dispersiyonunun yetersiz olduğu gözlemlenmişken, DMSO içeriğinin artırılması (%50 v/v), CNC dispersiyonunu iyileştirmiştir. LPLA, üstün CNC dispersiyonu sergilerken, HPLA nanopartikül difüzyonunu engelleyerek yetersiz nanopartikül dispersiyonuna sebep olmuştur. CNC dispersiyonunun lif oluşumu üzerindeki etkisi de incelenmiş ve LPLA'ya %1 ağırlıkça CNC eklenmesinin daha ince (~1200 nm) ve daha uniform liflerin oluşumuna yol açtığı bulunmuştur. Üçüncü araştırma makalesinde, LPLA derecesi, önceki çalışmada CNC'lerin bu PLA derecesinde yüksek moleküler ağırlıklı muadillerine kıyasla daha iyi disperse olduğunu ortaya koyan bulgulara dayanarak seçilmiştir. Buna göre, bu çalışma, LPLA ve poli(bütilen adipat-ko-tereftalat) (PBAT) polimer karışımlarından CNC katkılı nanoliflerin elektroeğirme yöntemi ile işlenmesini ilk kez ortaya koymaktadır. Polimer karışım oranı ve DCM/DMSO çözücü bileşimi, düzgün elektroeğirme yapılabilirliğini sağlamak ve homojen, boncuk içermeyen nanoliflerin başarılı bir şekilde oluşumunu sağlamak amacıyla optimize edilmiştir. Bulgular, iyi disperse edilmiş CNC'lerin, düşük konsantrasyonda (%1) dahi mekanik, termal ve ıslanabilirlik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Dördüncü araştırma makalesinde, önceki çalışmalardan farklı olarak, temel amaç PLA tabanlı nanolifli yüzeyleri bir bio-katkı maddesi ile fonksiyonel hale getirmektir. Bu çalışmanın ana odağı mekanik ve/veya termal özellikleri iyileştirmek olmadığı için, amorf PLA derecesi tercih edilmiştir. Çalışma, PLA'yı ana polimer olarak ve siyah havuçtan elde edilen antosiyanini doğal bir pH duyarlı boyar madde olarak kullanarak bio-tabanlı pH göstergeleri geliştirmeye odaklanmıştır. Elektroeğirilmiş nanolifli yüzeylerin geniş yüzey alanı, boya molekülleri ile çevresindeki ortam arasındaki etkileşimi artırmaktadır. pH duyarlılığı, yüzeylerin tampon çözeltiler ile muamele edilmesiyle değerlendirilmiş ve renk değişiklikleri hem görsel olarak hem de spektrofotometrik ölçümlerle değerlendirilmiştir. Ağırlıkça %3 oranında antosiyanin içeren nanolifli yüzeyler, pH etkisi ile kırmızımsı pembe/koyu mordan pembe-griye doğru belirgin renk geçişleri göstermiştir. Özellikle, numunelerin %50'si toplam renk farkı (ΔE) 5'in üzerinde bir değere sahipken, %30'u ΔE değeri 12'nin üzerinde bir değer göstermiştir. Bu bulgular, antosiyanin yüklü nanolifli ağların, özellikle pH değişimlerinin izlenmesinin kritik olduğu gıda ambalajı gibi pH duyarlı uygulamalar için potansiyel taşıdığını göstermektedir. Yukarıda özetlenen yayımlanmış çalışmaların bulguları ışığında yeni araştırma çalışmaları başlatılmıştır. Bu çalışmaların deneysel aşamaları hâlen sürmekte olup, çalışmaların kapsamı ve şu ana kadar elde edilen ön bulgular bu tezde yayımlanmamış çalışmalar başlığı altında son bölümde paylaşılmıştır. Bu bölümde sunulan ilk çalışma, özellikle CNC katkısının PLA/PBAT nanolifli yüzeylerin mekanik dayanımı üzerindeki etkilerini incelemeye odaklanmaktadır. Bu bağlamda, üretilen nanolifli yüzeylerin mekanik özelliklerini iyileştirmeyi amaçlayan daha kapsamlı ve sistematik bir deneysel yaklaşım benimsenmiş ve bu yapıların biyomedikal iskeletler, aktif ve akıllı gıda ambalajları gibi çeşitli uygulamalara uygunluğu değerlendirilmiştir. İkinci çalışma ise, eriyik polimer işleme metodu ile biyopolimer esaslı nanokompozitlerin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu doğrultuda, yayınlanmış çalışmalarımın sonuçlarına göre CNC'lerin dispersiyonunun en iyi olduğu PLA tipi kullanılarak hazırlanan PLA/CNC masterbatch'leri PBAT ile eriyik karıştırma yöntemiyle harmanlanmış ve biyo-nanokompozitler geliştirilmiştir. Elde edilen karışımlar, özellikle mekanik performans, bariyer özellikleri ve biyobozunurluğun kritik olduğu gıda ambalajı uygulamalarına yönelik olarak kalıplama yöntemiyle şekillendirilmiştir. Bu çalışma, nanokatkıların polimer matris içerisinde homojen bir şekilde dağılmasını sağlamak amacıyla dispersiyon verimliliğinin artırılmasının kritik rolüne vurgu yapmaktadır. Ayrıca, nanokompozitlerin çevresel sorunların azaltılmasına katkı sağlayabilecek çevre dostu malzemeler olarak daha geniş bir uygulama potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Genel olarak, bu çalışmalar tamamen yenilenebilir polimer sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamakta olup, biyopolimer esaslı nanolif ve nanokompozitlerin rolünü ön plana çıkarmaktadır.

Özet (Çeviri)

The shift from fossil-based polymers to biopolymers is crucial for achieving sustainability and reducing environmental pollution caused by non-biodegradable thermoplastic polymers. Among biopolymers, polylactide (PLA) stands out as the most commercially available and widely studied since it is derived from renewable resources, i.e., cornstarch and sugarcane, is biodegradable, and has good mechanical and barrier properties. PLA offers a promising alternative to conventional thermoplastic such as polystyrene and polyethylene terephthalate in various engineering applications, such as food packaging, biomedical devices, filtration, and technical textiles. However, PLA also has certain limitations, including its brittleness, low melt strength, and slow crystallization rate. These drawbacks can be addressed by blending PLA with soft polymers, incorporating plasticizers, or reinforcing it with nanoparticles or additives. The aim of this thesis is to tailor the properties of PLA-based nanofibrous and polymer film structures by incorporating bio-based additives into the polymer matrix and to comprehensively analyze and interpret the structure-property relationships of the developed materials. In this context, it is also aimed to establish know-how on the development of polymer solution formulations containing bio-based additives, and the investigation of the suitable organic solvent systems, and the concentrations of the incorporated bio-based additives. In order to develop materials by processing the polymer solution formulations with and without the bio-based additives, electrospinning, solution casting, and melt processing techniques were selected due to several factors: Electrospinning is commonly employed in laboratory-scale studies, offers pilot-scale production capabilities, and holds promise for industrial application; meanwhile, solution casting and melt processing are widely used techniques for industrial-scale processing of PLA. This PhD thesis presents a comprehensive investigation into the design, processing, and functionalization of PLA-based materials, aiming to enhance their performance, versatility, and applicability in sustainable material systems. By integrating four interconnected studies, the thesis systematically explored how both intrinsic factors— such as D-lactide content and molecular weight—and extrinsic parameters—such as solvent systems, blend composition, and nanoparticle incorporation—govern the processability and final properties of PLA-based materials. The optimization of binary solvent systems for improved CNC dispersion reveals key strategies for enhancing the quality of PLA/CNC nanocomposites via solution casting method. The development of electrospun PLA/PBAT nanocomposite webs with controlled CNC loadings further elucidates the impact of multicomponent formulations on the structural performance of biodegradable fibrous webs. Finally, the incorporation of natural anthocyanins into PLA nanofibers introduces a novel approach to stimuli-responsive material design, enabling the fabrication of colorimetric pH sensors with potential use in smart packaging. Collectively, the thesis provides new scientific and technical insights into the design of sustainable polymer systems tailored for various material applications. In the first research paper, the main objective was to explore the influence of D-lactide content and the molecular weight of PLA on its electrospinning behavior since these are critical parameters that significantly impact its crystallizability, processability, and final properties. Especially, while the effect of D-lactide content on PLA processability has been extensively investigated in extrusion, thermoforming, foaming, and melt spinning, its role in electrospinning remained unexplored until this study. Accordingly, the electrospinnability of three different grades of PLA: two amorphous grades with high (aPLA-H) or low molecular weight (aPLA-L) and a semicrystalline grade (cPLAH) with a high molecular weight were assessed. Due to its high crystallizability and molecular weight, cPLA-H produced coarser nanofibers, particularly in solvent systems with high CHL content (≥75%). aPLA-H yielded coarser nanofibers compared to aPLA-L, attributed to its higher molecular entanglement. The electrospun cPLA-H mats exhibited the highest storage modulus (~15 MPa), which can be ascribed to their elevated crystallinity (~37%), whereas aPLA-L displayed the lowest storage modulus (~10 MPa) due to its amorphous nature and reduced molecular entanglement. One of the most significant findings obtained from this fundamental study is that the nanofibrous webs developed using semicrystalline PLA exhibit better mechanical properties compared to those developed using amorphous PLAs. Another key finding is that the use of semicrystalline PLA caused several challenges both during the preparation of the polymer solution, such as the slow dissolution of the polymer in the solvent, and during the electrospinning process, including gelation of the polymer solution inside the syringe and rapid solidification at the needle tip, leading to clogging issues. Based on these findings, the following approach has been adopted for the rest of the study: If the objective is to achieve superior mechanical properties or further enhance them, semicrystalline PLA grades will be preferred. On the other hand, for the development of materials where mechanical properties are not the primary concern, amorphous PLA grades will be selected due to their ease of processing. A cost-effective and efficient strategy to enhance the processability of PLA involves incorporating nanoparticles as reinforcing fillers, leading to the development of PLAbased nanocomposites. CNCs, bio-based and biodegradable polysaccharide nanoparticles, offer advantages such as low density, high surface area, and excellent mechanical properties, making them promising for eco-friendly nanocomposites. Due to their unique properties, CNCs have potential applications in various fields, including reinforcement, barrier films, biomedical implants, drug delivery, nanofibers, and technical textiles. In the second research paper, semicrystalline PLA grades, having different molecular weight, were employed. The effects of PLA molecular weight, categorized as high (HPLA), medium (MPLA), and low (LPLA), and the blend ratio of dichloromethane (DCM)/dimethyl sulfoxide (DMSO) on the dispersion quality of cellulose nanocrystals (CNCs) in solution-cast PLA/CNC nanocomposite films were analyzed via small amplitude oscillatory shear rheology. Poor CNC dispersion was observed in nanocomposites prepared with 100% DCM due to its low dielectric constant, whereas increasing the DMSO content (50% v/v) improved CNC dispersion. LPLA exhibited superior CNC dispersion, while HPLA hindered nanoparticle diffusion, resulting in poorer dispersion in HPLA. The influence of CNC dispersion on fiber formation was also explored, revealing that incorporating 1 wt.% CNCs in LPLA led to finer (~1200 nm) and more uniform fibers. In the third research paper, LPLA grade was chosen to be employed on purpose since our previous study revealed that CNCs were dispersed better in this PLA grade, which has a high melt flow rate (MFR) and a low molecular weight, compared to its high molecular weight counterparts. Accordingly, this study presents, for the first time, the electrospinning of CNC-loaded nanofibers from blends of LPLA and poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) polymers. The polymer blend ratio and the solvent composition of DCM/ DMSO were optimized to ensure smooth electrospinnability and the successful formation of uniform, bead-free nanofibers. The findings revealed that well-dispersed CNCs significantly enhanced mechanical, thermal, and wettability properties, even at a low concentration of 1 wt.%. Further explore the use of PLAs in novel applications such as colorimetric nanofibrous pH sensors for food packaging, in the fourth research paper, unlike previous studies, the primary objective was to functionalize PLA-based nanofibrous webs through the incorporation of a bio-additive. This study focused on developing bio-based pH indicators using nanofibrous webs composed of amorphous PLA as the host polymer and anthocyanin, extracted from black carrot, as a natural pH-sensitive colorant. The high surface area of the electrospun nanofibrous webs enhanced the interaction between dye molecules and the surrounding medium. The colorimetric sensing was evaluated by treating the webs with buffer solutions, with colorimetric changes observed both visually and via spectrophotometric measurements. Nanofibrous webs containing 3 wt.% anthocyanin exhibited distinct color transitions from reddish pink/dark purple to pinkish gray upon pH exposure. Notably, 50% of the samples had a total color difference (ΔE) exceeding 5, while 30% displayed ΔE values greater than 12. These findings suggest that anthocyanin-loaded nanofibrous webs have potential for pH-sensitive applications, particularly in food packaging, where monitoring pH variations is crucial. In light of the findings from the published studies as summarized above, new research studies have been launched. The experimental phases of these ongoing studies are still in progress; however, the scope of the works and preliminary results obtained so far were shared in the last chapter of this thesis as not yet unpublished studies. The first study, given under this chapter, aims to focus on examining how adding CNCs affects especially the mechanical strength of PLA/PBAT nanofibrous webs. In this context, a broader and more systematic experimental framework was implemented with the objective of enhancing the mechanical properties of the fabricated nanofibrous webs, thereby assessing their suitability for diverse applications including biomedical scaffolds, active and intelligent food packaging, etc. The second study aims to focus on the development of biopolymer-based nanocomposites through melt processing. Accordingly, PLA/CNC masterbatches, formulated using the PLA grade that demonstrated superior CNC dispersion were blended with PBAT via melt mixing to develop bio-nanocomposites. The resulting compounds were then fabricated into compression-molded samples, targeting the food packaging applications, where mechanical performance, barrier properties and biodegradability are crucial. This study emphasizes the critical role of enhancing dispersion efficiency to ensure homogeneous distribution of nanofillers within the polymer matrix. Overall, these studies aim to advance the development of fully renewable polymeric systems, underscoring the crucial function of biopolymer-based nanocomposites in promoting the transition toward a sustainable and circular economy.

Benzer Tezler

Tez No
737092
Processing by electrospinning method and characterization of poly(lactic acid) and poly(lactic acid)-based composite nanofibers
Poli(laktik asit) ve poli(laktik asit) bazlı kompozit nanofiberlerin elektroeğirme metodu ile prosesi ve karakterizasyonu
EMİNE ÜMRAN AŞCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliği Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
Tez No
891945
Producing biodegradable micro-nanofibrous webs via solution blowing and melt blowing methods and their air filtration applications
Çözelti üfleme ve erıyık üfleme yöntemlerı̇yle bı̇yobozunur mı̇kro-nanofı̇bröz ağların üretı̇mı̇ ve bunların hava fı̇ltreleme uygulamaları
ANDINET KUMELLA ETICHA
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliği Karabük Üniversitesi
Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN AKGÜL
Tez No
606482
Comparison of polylactide/cellulose nanocrystal nanocomposites properties prepared through solution casting and melt mixing
Çözelti dökümü ve eriyik karıştırma yöntemleriyle hazırlanan polilaktik asit/ selüloz nanokristal nanokompozitlerin özelliklerinin karşılaştırılması
DOĞAN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisi İstanbul Teknik Üniversitesi
Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMADREZA NOFAR
Tez No
636973
Preparation and characterization of polylactide/poly (butylene adipate-co-terephthalate)/cellulose nanocrystal blend nanocomposites
Selüloz nanokristal içeren polilaktik/poli (bütilenadipat-ko-tereftalat) harman nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
DENİZ SEMA SARUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisi İstanbul Teknik Üniversitesi
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR
Tez No
900881
Improvement of flame retardancy and mechanical properties of biobased polylactic acid compounds
Biyo bazlı polilaktik asit harmanlarının mekanik mukavemet ve yanma dayanımı özelliklerinin iyileştirilmesi
CEREN YARGICI KOVANCI
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisi İstanbul Teknik Üniversitesi
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR

Geri Dön