Atık biyokütleden biyopoliol üretimi için optimizasyon çalışmaları ve poliüretan köpük sentezi
Optimization studies for biopolyol production from waste biomass and synthesis of polyurethane foam
Yazar: AHMET ERDEM
Danışman: PROF. DR. MURAT ERDEM
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, bir endüstriyel atık olan domates posasından asit katalizli solvotermal sıvılaştırma yöntemiyle biyopoliol elde edilmiş, bu biyopoliol kullanılarak poliüretan köpükler sentezlenmiştir. Sıvılaştırma süreci, reaksiyon süresi, reaksiyon sıcaklığı ve katalizör miktarı değişkenlerine göre optimize edilmiş/deneysel tasarım yapılmış ve bir model oluşturulmuştur. Biyopolioller hidroksil sayısı, asit ssyısı ve viskozite değerleri belirlenerek karakterize edilmiştir. Poliollerin hidroksil sayıları 306-500 mg KOH/g, viskozite değerleri ise 318-1070 cP aralığında değişmiştir. Biyopolioller kullanılarak farklı miktarlarda şişirici ajan (su) ve katkı içeren köpükler sentezlenmiştir. Katkı olarak sıvılaştırma işlemi sonrası kalan ikincil atık (sıvılaşmayan domates posası) kullanılmıştır. Köpüklerin ortalama hücre boyutu, yoğunluk, açık/kapalı hücre oranı, termal iletkenlik ve basma dayanımı özellikleri incelenmiştir. Biyopoliol ve katkı içeren köpüklerde bu değerler 39,33-41,46 mW/m.K ve 146,5-160 kPa aralığında değişmiştir. Köpük formülasyonunda su içeriğindeki artış açık hücre oranını ve ortalama hücre boyutunu belirgin biçimde arttırırken, yoğunluğun azalmasına neden olmuştur. Bu değişimlerin bir sonucu olarak, termal iletkenlik artmış, basma dayanımı ise azalmıştır. Diğer yandan katkı varlığı, köpüklerde termal iletkenliği düşük katkı oranında (%1) az da olsa düşürürken, basma dayanımını arttırmıştır.

Abstract:
In this study, biopolyol was obtained from tomato pulp, an industrial waste, by acid-catalyzed solvothermal liquefaction method, and polyurethane foams were synthesized using this biopolyol. Optimized/experimental design was made according to the liquefaction process, reaction time, reaction temperature and catalyst amount variables, and a model was created. Biopolyols were characterized by determining hydroxyl number, acid number and viscosity values. Hydroxyl numbers of polyols varied between 306-500 mg KOH/g, and viscosity values varied between 318-1070 cP. Foams containing different amounts of blowing agent (water) and additives were synthesized using biopolyols. Secondary waste remaining after liquefaction process (non-liquefied tomato pulp) was used as additive. Average cell size, density, open/closed cell ratio, thermal conductivity and compressive strength properties of the foams were investigated. In foams containing biopolyol and additives, these values varied between 39.33-41.46 mW/m.K and 146.5-160 kPa. The increase in water content in the foam formulation significantly increased the open cell ratio and average cell size, while decreasing the density. As a result of these changes, thermal conductivity increased and compressive strength decreased. On the other hand, the presence of additives slightly decreased thermal conductivity in foams at low additive ratio (1%), while increasing compressive strength.