Metil metakrilat birimleri taşıyan polipropilen esaslı graft kopolimerin bitüm ve bitümlü karışımların özellikleri üzerine etkileri
Effects of polypropylene based graft copolymer carrying methyl metacrylate units on the properties of bitumen and bituminous mixtures
Yazar: ALPEREN ÖBEK
Danışman: DOÇ. DR. TACETTİN GEÇKİL ; PROF. DR. KADİR DEMİRELLİ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, termoplastik atıklardan, bitümün fiziksel ve kimyasal yapısına uygun, özgün bir graft kopolimerin sentezlenmesi ve bu polimerin bitüm ve bitümlü sıcak karışımlar üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla önce atık hale gelen ve ticari yaygınlığı bulunan termoplastik atıklardan polimetilmetakrilat (PMMA) termal yollarla depolimerizasyona uğratılarak metilmetakrilat (MMA) monomeri elde edilmiştir. Monomer, FT-IR spektroskopisi ile karakterize edildikten sonra, atık halde bulunan polipropilen (PP) ve maleikanhidrit (MAH)'in farklı ağırlık oranları ile kimyasal bir prosesten geçirilerek özgün polipropilen-graft-(metilmetakrilat-ko-maleikanhidrit) katkı maddesi üretilmiştir. Üretilen graft kopolimer katkı maddesinin karakterizasyonu yapılmış ve B 100/150 penetrasyonlu saf bitüme ağırlıkça %3-%6 aralığında ilave edilerek modifiye bitümler hazırlanmıştır. Saf ve modifiye bitümlerin fiziksel ve reolojik özellikleri, geleneksel ve Superpave deneyleriyle, kimyasal özellikleri ise SEM, XRD ve FT-IR spektroskopisi analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca modifiye bitümler kullanılarak Marshall Karışım Dizayn Yöntemi'ne göre bitümlü sıcak karışım numuneleri hazırlanmıştır. Bu numuneler, Marshall stabilite ve akma, Kalıcı Marshall Stabilitesi (RMS), Dolaylı Çekme Esneklik modülü (ITSM), Dolaylı Çekme Mukavemeti (ITS) ve Statik Sünme testlerine maruz bırakılmıştır. 
Deney sonuçlarına göre kopolimerin bitüm ile reaksiyona girdiği, bitümün sertliğini arttırarak sıcaklık hassasiyetini düşürdüğü ve bitümün yüksek ve düşük sıcaklık performansı üzerinde olumlu etkiye sahip olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, kopolimerin bitümlü sıcak karışımların stabilitesi, nem hasarı ve kalıcı deformasyon direnci üzerinde iyileştirici bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to synthesize a unique graft copolymer suitable for the physical and chemical structure of bitumen from thermoplastic wastes and to investigate the effect of this polymer on bitumen and bituminous hot mixtures. For this purpose, methyl methacrylate (MMA) monomer was obtained by thermal depolymerization of polymethylmethacrylate (PMMA) from thermoplastic wastes, which became waste first and are widely available commercially. After the monomer was characterized by FT-IR spectroscopy, a unique polypropylene-graft-(methylmethacrylate-co-maleicanhydride) additive was produced by passing it through a chemical process with different weight ratios of waste polypropylene (PP) and maleicanhydride (MAH). The produced graft copolymer additive was characterized and modified bitumens were prepared by adding in the range of 3%-6% by weight to pure bitumen with B 100/150 penetration. Physical and rheological properties of pure and modified bitumens were investigated by conventional and Superpave tests, and chemical properties by SEM, XRD and FT-IR spectroscopy analyzes. In addition, bituminous hot mix samples were prepared according to Marshall Mix Design Method using modified bitumens. These samples were subjected to Marshall stability and flow, Retained Marshall Stability (RMS), Indirect Tensile Stiffness Modulus (ITSM), Indirect Tensile Strength (ITS) and Static Creep tests. 
According to the test results, it has been observed that the copolymer reacts with bitumen, increases the hardness of the bitumen and decreases the temperature sensitivity, and has a positive effect on the high and low temperature performance of the bitumen. In addition, it has been found that the copolymer has an improving effect on the stability, moisture damage and permanent deformation resistance of bituminous hot mixes.