Farklı tip biyo-esaslı plastikleştirici ve doğal katkı maddelerinin polilaktik asit'in fiziksel özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of effects of various types bio-based plasticizers and natural additives on physical properties of polylactic acid
Yazar: ZEHRA HASANOĞLU
Danışman: PROF. DR. ALİ DURMUŞ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, polilaktik asit (PLA), farklı tipte bitkisel kaynaklı doğal yağlar ve biyozunur ester yapılı organik bileşiklerin kullanımı ile farklı bileşimlerde PLA kompoundlar ve filmler hazırlanmıştır. Kullanılan doğal yağlar; sığla yağı, sedir ağacı yağı ve epokside soya yağıdır. Organik esterler olarak ise, asetil tribütilsitrat (ATBC), triasetin ve pentaeritritol tetraoleat (penta oleat) kullanılmıştır. Tümü sıvı formda olan bu bileşiklerin PLA'ya farklı oranlarda (10, 20 ve 30 phr) ilavesi hem çözeltide karıştırma hem de eriyik harmanlama yöntemleri ile gerçekleştirilmiş ve film formunda örnekler hazırlanmıştır. Hazırlanan filmlerin morfolojik, termal ve mekanik özellikleri optik mikroskop, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve dinamik mekanik analiz (DMA) cihazlarında gerçekleştirilen analiz ve testler ile incelenmiştir.
Elde edilen bulgulara göre, kullanılan tüm plastikleştiricilerin PLA'nın camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve elastik modül değerini önemli ölçüde azalttıkları, katkı tipi ve oranına bağlı olarak farklı plastikleştirme etkinliği gösterdikleri, bazı plastikleştiricilerin PLA'ya eriyik harmanlama yöntemi ile yüksek oranda ilave edilemediği tespit edilmiştir. Moleküler yapı ve polarite uyumluluğu nedeniyle PLA ile homojen karışım oluşturan plastikleştirici katkıların ise oda koşullarında ve görece yüksek sıcaklıklarda migrasyon, pusluluk, büzülme, opaklaşma gibi fiziksel özellik değişimlerine yol açmadığı gözlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada ilk defa kullanılan sığla yağının PLA için etkin bir plastikleştirici olarak, ester yapılı ticari plastikleştiricilerle yarışabilecek özelliklerde %100 biyobozunur, esnek ve şeffaf PLA filmlerin üretiminde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, compounds and films having different compositions were prepared using polylactic acid (PLA), different types of oils obtained from natural resources and biodegradable organic esters. Natural oils used in this study were liquidambar orientalis oil, cedarwood oil, and epoxidized soybean oil. Acetyl tributylcitrate (ATBC), triacetin, and pentaerythritol tetraoleat (penta oleat) were used as organic ester compounds. Introducing of all these liquid additives into PLA structure with various loading amount (10, 20, and 30 phr) was performed by solution mixing and melt compounding methods and film specimens were prepared. Morphological, thermal, and mechanical properties of films were studied with optical microscopy, differential scanning calorimetry (DSC), and dynamic mechanical analysis (DMA) methods.   
Based on results, it was found that all the plasticizers successfully reduced the glass transition temperature (Tg) of PLA and exhibited different plastification efficiency depending on the additive types and amounts, and also obtained that some plasticizers could not introduce into PLA structure with relatively higher amount. It was observed that some of the plasticizers did not yield any physical property changes such as formations of migration, haze, shrinking, and opacity possibly due to their compatibility with PLA regarding the molecular structure and polarity. Consequently, it was found that the liquidambar orientalis oil, studied for the first time in this work, can be used as an efficient plasticizer competing with commercial ester-type plasticizers to produce 100% biodegradable, flexible, and transparent PLA films