Geri dönüştürülmüş PLA'nın özelliklerinin reaktif harmanlama ile zincir uzatıcılar kullanılarak geliştirilmesi
Improving the properties of recycled PLA by using different chain extenders via reactive extrusion
Yazar: BAŞAK TUNA
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers

Özet:
Poli(laktik asit) (PLA), gerek endüstriyel olarak elde edilmesi gerekse de petrokimyasal polimerlere yakın özellikleri sebebiyle en sık kullanılan biyobozunur alifatik poliesterlerden bir tanesidir. PLA; büyük oranda mısır, şeker kamışı gibi yenilenebilir tarım ürünlerinden üretilmektedir. PLA, geri kazanılmadığında hammaddesi olan besin kaynaklarının sınırlanmasına neden olacağı için geri dönüşümü sosyo-ekonomik bir gerekliliktir. PLA'in mekanik olarak geri dönüşümü sırasında yapısındaki bozunmalar; moleküler ağırlığında düşmelere, özelliklerinde kayıplara ve geri dönüşümden verim alınamamasına sebep olmaktadır. Zincir uzatıcılar kullanılarak gerçekleşen reaktif ekstrüzyon yöntemi, geri dönüştürülmüş PLA'in moleküler ağırlığının arttırılması ve özelliklerinin iyileştirilmesi için oldukça uygun bir yöntemdir. Bu çalışmanın amacı, farklı konsantrasyonlardaki zincir uzatıcıların ve farklı reaksiyon sürelerinin geri dönüştürülmüş PLA'in moleküler ağırlığı, zincir yapısı ve fiziko-mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini karşılaştırmaktır. Çalışmada 1,4-fenilen di-izosiyanat (PDI) ve ticari olarak temin edilebilen, çok fonksiyonlu polimerik bir zincir uzatıcı (Joncryl, BASF) kullanılmıştır. Reolojik, mekanik, ısıl ve yapısal özellikler araştırılmıştır. Reolojik ve mekanik özellikler, zincir uzatıcıların moleküler ağırlıklarının tekrar arttırılmasında etkili olduğunu göstermiştir. Çalışma sonucunda, her iki zincir uzatıcı türü için de yüksek konsantrasyonların (%3) daha verimli olduğu saptanmıştır. Buna ek olarak, PDI için en kısa reaksiyon süresi (1 dakika) etkili olurken, Joncryl için en uzun reaksiyon süresi (4 dakika) etkindir.

Abstract:
Poly (lactic acid) (PLA), is one of the most widely used biodegradable aliphatic polyesters owing to its production in industry and similar properties to petrochemical polymers. PLA is synthesized from annually renewable agricultural products such as corn and sugar cane. Recycling of PLA is a socio-economic necessity because of causing restriction of food resources. PLA degradation during mechanical recycling process leads to decrease molecular weight, property losses and low capability of recycling. Reactive extrusion using chain extenders is an efficient method to increase molecular weight and improve the properties of recycled PLA. The aim of this study is to compare the effects of chain extenders at different concentration and reaction time on the molecular weight, chain structure and psycho-mechanical properties of recycled PLA. 1,4-phenylene diisocynate (PDI) and commercial, multi functional polymeric chain extender (Joncryl, BASF) were used in the study. The rheological, mechanical, thermal and morphological properties were investigated. The rheological and mechanical results revealed that the addition of chain extenders had a profound effect on the degradation and increased the molecular weight. It was found that the higher loading (%3) for both chain extenders was the most efficient. Furthermore, it was observed that the longest reaction time (4 minutes) for Joncryl was the most efficient, while the most efficient reaction time for PDI was the shortest reaction time (1 minute).