Plastikleştirilmiş poli(laktik asit)'in alev dayanımının fosfor bazlı katkı maddeleri ile geliştirilmesi
Improvement of the flame retardancy of plastized poly(lactic acid) by means of phosphorus based flame retardant fillers
Yazar: FATMA YEMİŞÇİ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Son yıllarda petrol temelli enerji kaynaklarının giderek azalması ve çevre kirliliği gibi nedenlerle biyobozunur polimerlere olan ilgi artmıştır. Biyobozunur polimerler arasında hem ekonomik olarak üretilebilmesi hem de performans özelliklerinin diğerlerine göre üstün olması nedeniyle poli(laktik asit) (PLA) öne çıkmaktadır. Ancak PLA, kimyasal bileşimi ve kendine özgü moleküler yapısı sebebiyle diğer sentetik polimerler gibi kolay alevlenebilir özelliktedir. Bu nedenle PLA'nın çeşitli alanlarda (otomotiv, elektronik gibi) kullanılabilmesi için alev dayanımının arttırılması gerekmektedir. Bu konu ile ilgili literatürde yapılan çalışma sayısı hala sınırlıdır. Literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde; PLA'ya katılan alev geciktirici katkılarla, yanma dayanımının arttırılması sağlanırken mekanik özelliklerinin azaldığı görülmüş ve plastikleştiricilerin kullanılması gerektiği önerilmiştir. 
Bu çalışmanın amacı; PLA'ya az miktarlarda fosfat bazlı alev geciktirici katkı maddeleri ve plastikleştirici ekleyerek, PLA'nın alev dayanımını ve tokluğunu aynı anda arttırmaktır. Çalışmada plastikleştirici olarak poli(etilen glikol) (PEG), alev geciktirici katkı maddeleri olarak ise amonyum polifosfat(APP), bor fosfat(BP) ve trifenil fosfat(TPP) kullanılmıştır. Bu katkı maddelerinden bor fosfat laboratuvarlarımızda bor ve fosfat içeren ham maddelerden mikrodalga enerjisi yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. PLA/PEG karışımına %10 yükleme oranında fosfat bazlı katkı maddeleri önce tek tek daha sonra ikili ve üçlü bileşimler halinde eklenerek alev geciktiricili kompozitler hazırlanmıştır. Kompozitlerin karakterizasyonu çekme testi, darbe testi, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termal gravimetrik analiz (TGA) ve TGA-FTIR, taramalı elektron mikroskobu (SEM), sınırlayıcı oksijen indeksi (LOI) ve UL-94 yatay yanma testi ile gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda elde edilen veriler ışığında, kullanılan katkı maddeleri içinde en iyi uzama değeri %10 TPP içeren karışımda gözlenirken en iyi yanmazlık özelliği % 5 APP-%2,5 TPP-%2,5 BP içeren karışımda gözlenmiştir.

Abstract:
Poly (lactic acid) (PLA) is the subject of various studies due to its low cost, availability from renewable resources and superior performance characteristics. But, PLA has poor fire resistance property owing to its own intrinsic chemical structure. Therefore, the improvement of flame resistance of PLA is still an important task. Besides, only a few studies on the fire retardance of PLA have been performed until now. Although the combustion properties of PLA can be improved by adding flame retardants into matrix, the composites become more brittle. Therefore, it is necessary to improve the flame retardancy and toughness of PLA simultaneously.
The aim of this study is to improve the flame resistance and toughness of PLA with addition of low amount phosphorous based flame retardants and plasticizers simultaneously. Poly(ethylene glycol) (PEG) was used as plasticizer and ammonium polyphosphate (APP), boron phosphate (BP), tri-phenyl phosphate (TPP) were selected as flame retardant additives. The flame retardant fillers with 10wt. % loading were added separately, binary and ternary forms into the PLA/PEG matrix. Characterization of these composites were performed by conducting tensile and impact strength, differential scanning calorimeter (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and TGA-FTIR, scanning electron microscope (SEM), limiting oxygen index (LOI) and UL-94 vertical burning analyses. Characterization studies showed that, the best flame retardancy performance was obtained by using 5wt. % APP-2,5wt. %TPP-2,5wt. %BP. In addition to this, tensile tests showed that the highest elongation at break value was observed with the addition of 10wt. % TPP into PLA/PEG matrix.