Poli(laktik asit)'in silikon kauçuk ile toklaştırılması
Toughening of poly(lactic acid) with silicone rubber
Yazar: SİBEL YILDIZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Darbe dayanımı = Impact strength ; Polimer karışımlar = Polymer blends ; Silikonlar = Silicones

Özet:
Poli(laktik asit) (PLA), mısır, patates ve şeker pancarı gibi bitkisel kökenli ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen, biyobozunur bir alifatik polyesterdir. Geleneksel petrol kökenli polimerlere alternatif olarak kullanılmaktadır. PLA'nın birçok mühendislik polimeri gibi şeffaflık, yüksek dayanım ve yüksek modül gibi üstünlükleri olmasına rağmen, düşük darbe dayanımı ve kırılganlığı nedeniyle kullanımı sınırlıdır. PLA'nın bu özelliklerini geliştirmek için genellikle farklı polimerlerle harmanlanması yoluna gidilmektedir. Silikon kauçuk (SR), biyouyumluluğu, kolay işlenebilirliği ve yüksek elastikiyeti sayesinde birçok polimerik malzemenin takviye edilmesinde kullanılmıştır. Bununla birlikte, PLA'nın silikon kauçuk ile takviye edildiği bir çalışmaya literatürde rastlanmamaktadır. Bu çalışmada, PLA'nın silikon kauçuk ile harmanlanması ve bu harmanlardan tokluğu, dolayısıyla darbe dayanımı yüksek alternatif biyomalzeme üretmek amaçlanmıştır. PLA matris içerisinde silikon kauçuk çaprazbağlanarak veya çaprazbağlanma olmadan, harmanlamanın PLA'nın mekanik ve ısıl özelliklerine, darbe dayanımına, enzimle bozunma hızına, morfolojisine ve yüzey serbest enerjisine etkisi sistematik bir şekilde incelenmiştir. Çalışılan harman bileşimleri 100/0, 95/5, 90/10, 85/15 ve 80/20 (PLA/SR) olarak seçilmiştir. Seçilen bileşimler için uygun çaprazbağlayıcı miktarı ve çaprazbağlama koşulları incelenmiştir. Çaprazbağlama verimini arttırmada koajan etkisi araştırılmıştır. Harmanların hazırlanmasında çift vidalı mikro-karıştırıcı kullanılmış ve test örnekleri enjeksiyonlu kalıplama yöntemi ile üretilmiştir. PLA'ya silikon eklenmesi ile kopma dayanımında görülen azalmaya rağmen, uygun çaprazbağlayıcı sistem kullanıldığında malzemenin darbe dayanımı yaklaşık 4 kat, çekme tokluğu ise 13 kat artmıştır. SR, PLA'nın gevrek kırılma davranışını sünek kırılmaya çevirmiştir ve matriste çekirdeklenme ajanı olarak görev alıp kristallenme başlangıç sıcaklığını öne çekmiştir.Anahtar Kelimeler: Darbe Dayanımı, Poli(laktik asit) (PLA), Polimer Harmanları (Karışımları), Silikon Kauçuk, Tokluk.

Abstract:
PLA is a bio-based polyester which can be produced from biomass materials, such as corn, potato, beet, etc. PLA is also one of the renewable and biodegradable alternatives with to petroleum based commodity polymers. PLA exhibits many excellent properties such as desired clarity, high strength and modulus. However, utilization of PLA is so limited due to its mechanical brittleness and slow crystallization rate. There are many attempts to improve toughness with retaining biodegradability. Silicone rubber (SR) is being used as toughener in polymer matrixes due to its good elastic properties and also biocompatibility. However, it is not able to meet any study about toughening of PLA with SR in literature. The aim of this study is to blend PLA with SR to improve its toughness and impact resistance. Blends are evaluated in terms of their mechanical and thermal properties, impact strength, enzymatic decomposition rate and morphology. Different blending ratios (100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20, wt%) and conditions are studied. SR in the blends is in the form of either partially crosslinked or non-crosslinked. Blends are melt-processed in a twin-screw micro-compounder and subsequently injection molded by using a laboratory scale injection molding machine. With addition SR to PLA, impact strength and work to fracture values can be increased up to 5 and 13 times, respectively. SR changes the impact fracture behaviour of PLA from brittle to ductile and can act as a nucleating agent for PLA, decreasing crystallization onset temperature.Key Words: Impact Strength, Poly(lactic acid) (PLA), Polymer Blends, Silicone Rubber, Toughness.