Termoplastik nişasta (TPS)
polietilen (PE) karışımı ambalaj filmlerinin özelliklerinin incelenmesi / Investigation of the properties of thermoplastic starch(TPD) / polyethylene (PE) mix packaging films
Yazar: ELİF ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, nanopartikül katkılı, uyumlaştırılmış polietilen (PE) ve termoplastik nişasta (TPS) karışımları hazırlanmıştır. Uyumlaştırıcı olarak maleik anhidrit aşılanmış polietilen (PE-g-MAH) kullanılmıştır. Metal nanopartikül olarak Ag, ZnO ve CuO kullanılmış, nanopartiküllerin tekli ve karışım halleri PE/TPS karışımına
eklenerek çift vidalı ekstrüderde eriyik halde karıştırılmıştır. Daha sonra, karışım sıcak pres kullanılarak film haline getirilmiştir. Termoplastik nişasta %30 ve %40 olmak üzere iki farklı oranda PE'e eklenmiş, nanopartiküllerin ise tekli ve hibrid halleri %1'e kadar yükleme oranlarında kullanılmıştır. PE/ TPS matrisli filmlerin ısıl,
kimyasal, mekanik, antibakteriyel ve biyobozunurluk özellikleri çeşitli karakterizasyon teknikleri ile belirlenmiştir. Termogravimetrik analiz (TGA) ile TPS'nın PE'ne eklenmesi PE/TPS filminin bozunma sıcaklığını önemli derecede düşürmüştür. Metal nanopartiküller ise aynı etkiyi göstermemiştir. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizi ile % kristalinite tayini yapılmış, TPS ilavesi ile kristalinite değeri düşüş göstermiştir. Çekme testleri sonucunda ise uyumlaştırıcı ve metal nanopartiküllerin filmlerin çekme dayanımı ve kopma uzamasına etkisi olumlu
yönde olmuştur. Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR) ile uyumlaştırıcı ile TPS arasında oluşan moleküler etkileşim kanıtlanmıştır. Biyobozunurluk testleri sonucunda en fazla ağırlık kaybı PE/TPS filmlerinde olup, tüm filmlerde göreceli olarak azalma kaydedilmiştir. Antibakteriyel analiz sonucunda ise tüm filmlerin %60-%70 arasında bir antibakteriyel aktivite gösterdiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Antibakteriyel Ambalaj, Biyobozunurluk, Polietilen, Termoplastik Nişasta

Abstract:
In this study, compatibilized polyethylene (PE) and thermoplastic starch (TPS) blends which are reinforced metal nanoparticles were prepared. Maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MAH) was used as a compatibilizer. Ag, ZnO and CuO were used as the metal nanoparticles, single and mixtures forms of nanoparticles were added to the compatibilized PE/TPS blend and melted in a twin screw extruder. Then, the PE/TPS based films were produced by using a hot press. TPS was added to two different ratios (30%-40%) to the polyethylene. Single and hybrid forms of
nanoparticles were used at loading rates up to 1wt.%. The thermal, chemical, mechanical, morphological, antibacterial and biodegradability properties were determined by different characterization techniques. The addition of TPS to PE significantly reduced the decomposition temperature according to the thermogravimetric analyse. (TGA) Metal nanoparticles did not show the same effect and there was no significant difference. The crystallinity determination was made by differential scanning calorimetry (DSC). The crystallinity values of the PE films decreased with the addition of TPS. As a result of the tensile tests, the effect of the compatibilizer and metal nanoparticles on the tensile strength and tensile elongation of the films was positive. The molecular interaction between compatibilizer and TPS has been proven by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis. As a
result of biodegradability tests, the greatest weight loss was observed in PE / TPS blend films, and a relative decrease has been recorded in all films. As a result of the antibacterial analysis, it was seen that an antibacterial activity between 60% and 70% in all.

Keywords: Antibacterial Packaging, Biodegradability, Polyethyelene, Thermoplastic Starch