Geri Dön

Polietilenin uv ile bozunmasına özel katkı maddelerinin etkisinin sıcaklıkla değişiminin incelenmesi

The Effects of special additives and heat on the degradation of polyethylene by using uv irradiation

  1. Tez No: 98428
  2. Yazar: YALÇIN YILDIZ
  3. Danışmanlar: DOÇ.DR. NURSELİ UYANIK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1999
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 76

Özet

POLİETİLENİN UV İLE BOZUNMASINA ÖZEL KATKI MADDELERİNİN ETKİSİNİN SICAKLIKLA DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ ÖZET Doğrudan güneş ışığına maruz kaldığında fotodegrede olabilen plastik malzemelerin, paketleme malzemesi olarak kullanılması oldukça uygundur. Poliolefinler gibi tamamiyle doymuş polimerlerin fotodegradasyonunun olmaması beklenir, fakat birçok polimer fotodegradasyondan çabuk etkilenir. Bunun nedeni makro moleküler yapıdaki yapısal anormallikler ve küçük miktardaki safsızlıklar veya kirlilikler olabilir. Bilindiği gibi polipropilen (PP), yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve alçak yoğunluklu polietilen (LDPE) den daha kolay oksidasyona uğramaktadır. Ketonik karbonil grupları içeren katkı maddelerinin, degradasyonu arttırıcı fotoduyarlı maddeler olarak kullanımı oldukça yaygındır. Bu konuda yapılan çalışmaların hemen hepsi, ya fotoduyarlı maddelerin antioksidantsız olarak ergimiş polielefine yüksek hızda karıştırıcılar ve ekstruder yardımıyla eklenerek hazırlanmış filmlerin UV degradasyonu, ya da ana zincire fotoduyarlı ketanik grupların eklenmesi ile hazırlanan filmlerin UV ışığına maruz bırakılması ile gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, antioksidant içermeyen HDPE e fotoduyarlı asetofenon formaldehit reçinesi (AFR) katılarak UV ile degradasyon gerçekleştirildi. Öncelikle hiçbir katkı maddesi içermeyen (antioksidantsız ve AFR siz) HDPE in UV ile degradasyonu incelendi fakat 150 saate kadar degradasyonun gerçekleşmediği gözlendi. Fotoduyarlı AFR nin etkisinin incelenmesi amacıyla öncelikle, a-hidrojen içeren asetofenon ile formaldehitin reaksiyonundan AFR sentezlendi. Asetofenon - formaldehit reçinesi sentezi aldol kondenzasyonu üzerinden yürüyen bir reaksiyondur.Reaksiyon ortamının PH-sı 9-11 olmak üzere 70-90 °C sıcaklık aralığında, 16 saatte tamamlanmıştır.Forrnaldehitin asetofenona mol oranı 2.0 civarında tutulmuştur. Ortamın bazikliği KOH ile sağlanmıştır. Reaksiyon sonunda oluşan ürün suda çöktürüldü ve 1000 gr/ mol molekül ağırlındaki AFR sentezlendi. Antioksidantsız HDPE ile % 1 - 1.5 oranında AFR karıştırıldı. Karışım sabit sıcaklığa getirilen bakır levha üzerine ince bir tabaka halinde serildi ve UV ışımasına tabi tutuldu. Belirli aralıklarla alınan örneklerden AFR dikloroetan ile çözülerek ayrıldı ve örnekler kurutuldu. Kurutulan örneklerden, viskozimetrik ve infrared yöntemiyle degradasyonun ilerleyişi izlendi. Bu sistematik, farklı sıcaklıklarda (30 °C, 40 °C, 65 °C ve 90 °C) tekrar edildi. vKarbonil indisi ( CI = A1730 / A720 ) hesaplamaları absorbsiyon bandlarına base-line metodu uygulanması ile gerçekleştirildi. Band indisi metodu, seçilen pikin absorbansının, referans pikin absorbansına oranıdır. Karbonil indisi hesaplamaları, bu metodun degradasyon çalışmalarına uygulanması ile ortaya çıkmıştır. Değişik çalışmacıların biraz farklı uygulamaları olmakla beraber, genelde 1730 cm-1 karbonil bandının absorbansının, bir referans bandın (örneğin 720 cm-1 -CH2) absorbansına oram olarak alınabilir. AFR ve sıcaklığın etkisinin karşılaştırılması amacı ile, AFR miktarı % 1 e indirildi fakat sıcaklık 10 °C arttırıldı. 40 °C için CI nın zamanla değişimi grafiği Şekil 1 de verilmiştir. Bu grafik incelendiğinde, % 1.5 AFR nin varlığında 30 °C de 85 saatte ulaşılan karbonil imdisi değerine, % 1 AFR ile 40 °C de 70 saatten daha az bir zamanda ulaşılmıştır. Bu da sıcaklığın etkisinin bu tür degradasyonda ne kadar etkili olduğunu göstermektedir. Viskozimetrik ölçümler 135 °C de dekalin çözeltisinde yapıldı. Molekül ağırlıkları (M,,), intrinsik viskozitelerin aşağıdaki bağıntıda kullanılması ile hesaplandı. [ti] = 67.7 x İÜ'5 x Mn067 (dL/g) 40 °C için molekül ağırlığının zamanla değişimi (Mq -Zaman) Şekil 2 de gösterilmiştir. 40 °C de yapılan bu çalışma, % 1 AFR kullanılarak 65 °C ve 90 °C sabit sıcaklıklarda tekrar edildi. Bu örneklerin intrinsik viskozite değerlerinde hesaplanan M^ değerleri, M^-Zaman grafiklerinde (Şekil 3,Şekil 4) gösterilmiştir. Bu grafiklerden de AFR varlığında ve sıcaklık etkisi ile degradasyonun beklendiği şekilde hızlandığı belirgin bir şekilde gözlenmiştir. vıııen- 4> O es 1 s ei N a.M e ö eS ¦O s e e -o «3 W) « -o o a £ S S3 N s e >So“E ”o c s B O 2 M) « "O O ¦** O h ¦o U o O Pm S '-2 ıxE J5 a es a es N a a >3d 1

Özet (Çeviri)

THE EFFECTS OF SPECIAL ADDITIVES AND HEAT ON THE DEGRADATION OF POLYETHYLENE BY USING UV IRRADIATION SUMMARY Plastic materials suitable for use in packaging are provided, which photodegrade upon exposure direct sunlight, but which have indefinite storage life otherwise. Fully saturated polymers like polyolefines should be immune to photodegradation teoretically, but most polymers are susceptible to photodegradation due to small amounts of impurities or structural abnormalities. In hydrocarbon polymers, it is known that polypropylene is more susceptible to oxidation than high density polyethylene (HDPE) and low density polyethylene lies between them. Keto carbonyl groups containing additives are commonly used as photosensitive materials to accelerate the degradation. In a patent these kinds of groups can be located to the side chain of polyolefines and then film is made for photodegradation. In some works before making a film polyolefinic mother granules containing photosensitizer are molten and mixed thoroughly. In this work the UV degradation of HDPE, which is not containing antioxidants is investigated by using UV irradiation in the presence of photosensitive acetophenone- formaldehyde resin (AFR) in a mixture. First of all, UV irradiation is applied to HDPE to examine the degradation process at 30 °C in the absence of AFR. The experiment proceeds up to 150 hours, but no degradation occurs. We would like to examine the effects of a photosensitive AFR.For this purpose, AFR is synthesized by reacting a-hydrogen containing acetophenone with the reactive aldehyde (formaldehyde) firstly. The resin is prepared under basic conditions (pH=9- 11) and the reaction temperature is between 70-90 °C. The resin formation proceeds via formation of monomethylol derivatives of ketone as a result of aldol condensation. At the end of the reaction, when the concentration of alkali is sufficient water insoluble AFR product is formed. The molecular weight of resin is 1000 g/mol. 1 or 1.5 weight % resin is mixed with HDPE powder, which is not containing antioxidants. The mixture is heated at constant temperature on a plate under UV irradiation. The samples are taken at various time intervals. AFR is separated by dissolution in dichloroethane from the degradation sample and then the sample is dried. These samples are used to investigate the degradation by FTIR spectrophotometric and viscometric methods. This procedure is repeated at different temperatures ( 30, 40, 65 °C, 90 °C ). XIThe baseline method is applied to the FTIR data to calculate carbonyl indices (CI=Ai73o / A720 ). In this method, the absorbance is read off“ by drawing a baseline. The carbonyl index is defined as the ratio of the absorbance of carbonyl band (at 1730 cm ”') to the absorbance of the reference band. The reference band is chosen as' out of plane bending of -CH2 at 720 cm“'. Comparison of the effects of AFR and heat, the amount of AFR is reduced to 1% but the temperature is increased 10 °C. The CI vs time data is plotted to follow this variation in Figure 1. If these figures are compared, the CI value of 85 * hours sample in Figure 1 is the same value of 70 * hours sample in Figure 1. This means that increasing in temperature is more effective than the effect of photosensitizer. Viscometric measurements is done at 135 °C in decalin solutions. Molecular weights (M t, ) are determined from the intrinsic viscosities by using the following equation: [rj] = 67.7 x 10 ”5 x M r, ° 67 (dL/g) Variation of M,, with time at 40 °C is illustrated as an example in Figure 2. The similar work is repeated at 65 °C and 90 °C by using 1 % of AFR. The result of M,, with time is illustrated in Figure 3-4. It is shown in the figures that the degradation rate is high by the effect of heat. Consequently, photooxidative degradation is accelerated by heat and using AFR in the mixture. xiio 9 u o O ¥ s *> « xU 3 8 s I T I I 888898° r - (floras) c.oix'lM (O U S B O u CS u s OD XIV

Benzer Tezler

  1. Tez No

    313692

    Additives for photodegradable polyethylene

    Fotobozunabilir polietilen için katkı maddeleri

    ZEHRA OLUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YUNUS KARATAŞ

    PROF. DR. TEOMAN TİNÇER

  2. Tez No

    397791

    Investigation of the effect of photostabilizers on mechanical properties and surface analysis of cotton fiber reinforced LDPE composites

    Foto düzenleyicilerin pamuk lifi takviyeli düşük yoğunluklu polietilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine ve yüzey analizine etkisinin incelenmesi

    HASRET ECE SÖNMEZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI

    DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL

  3. Tez No

    76070

    Mechanical properties and UV stability of poly (Tetrafluoroethylene) powder field low density polyethylene

    Poli (Tetrafloroetilen) tozu dolgulu alçak yoğunluk polietilenin mekanik özellikleri ve UV dayanımı

    ALİ ERKAN AKINAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TEOMAN TİNÇER

  4. Tez No

    56403

    Polietilenlerin degredasyonunun incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    YÜKSEL ORHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HANİFİ BÜYÜKGÜNGÖR

  5. Tez No

    83711

    Spectroscopic investigation of polyvinyl chloride photodegradation in blends with basic traps

    Bazik tuzaklı karışımlar içinde polivinil klorünün foto bozunmasının spektroskopik incelenmesi

    ÖZGÜR BİRER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEFİK SÜZER

Geri Dön