Yeni polimer modifiye bitüm için polyester poliollerin geliştirilmesi
Development of polyester polyols for new polymer modified bitumen
Yazar: SERENAY AKYOL
Danışman: PROF. DR. MUZAFFER YAŞAR ; YRD. DOÇ. DR. GÜLŞEN ALBAYRAK ARI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Petrokimya endüstrisi = Petrochemical industry

Özet:
Ülkemizde 31.130 km (%47,6) devlet yolu, 32.245 km (%49) il yolu ve 2.244 km (%3,4) otoyol olmak üzere toplam 65.799 km yol ağı bulunmaktadır. Bu yol ağımızın 23.522 km'si diğer bir ifadeyle %36'sı bölünmüş yol olarak hizmet vermektedir. 2023 yılına kadar 5.748 km otoyol yapımı hedeflenmekte olup, 2023 yılında Türkiye'nin otoyol ağ uzunluğu 8.026 km'ye, bölünmüş yol uzunluğu ise 36.500 km'ye erişecektir. 

Bunun dışında ülkemizde karayollarında 5.000 km polimer modifiye bitüm kullanılmaktadır. Bu da yaklaşık olarak toplam bitüm kullanımının %10'una denk gelmektedir. Oysa Batı Avrupa-Almanya örnekleri dikkate alındığında bu oran %33'lere kadar çıkmaktadır. Elde edilen verilere göre Karayolları Genel Müdürlüğü toplam bütçesinin %30'u yollarda meydana gelen yapısal sorunların çözümü için bakım masrafı olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle önümüzdeki 10 yıl içerisinde polimer modifiye bitüm kullanımında artış olması beklenmektedir.

Polimer modifiye bitüm için kullanılan Stiren-Bütadien-Stiren (SBS) polimeri 5 euro/kg'dan ithal edilmektedir. Çalışma ile bu kapsamda, kimyasal yapısı SBS'ye benzeyen, yerli üretimle daha ucuza üretilebilecek ve saf bitümün özelliklerini iyileştirecek polyester poliol elde etmek hedeflenmiştir.

Bu tez çalışması ile Polietilen Tereftalat (PET) atıklarının depolimerizasyonu glikoliz yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Glikoliz reaksiyonlarında, katalizör çeşidi, katalizör miktarı, ham madde oranları ve reaksiyon süresi gibi değişkenler göz önünde bulundurulmuştur. Elde edilen monomere çeşitli oranlarda, çeşitli reaksiyon sürelerinde adipik/sebasik asit eklenerek polyester polioller üretilmiştir. Sentezi gerçekleştirilen polyester polioller bitüme çeşitli yüzdelerde katılarak modifiye edilmiş bitümün yumuşama noktası, dinamik kayma reometresi (DSR), viskozite, elastik geri dönme ve penetrasyon gibi özellikleri test edilmiştir. Polyester poliol katkısının bitümün elastik geri dönme değerini 6 katına kadar arttırdığı görülmüştür. SBS katkısı ile ulaşılan yüksek sıcaklık performansına ise ağırlıkça %66 daha az miktarda SBS kullanılarak hazırlanan SBS-polyester poliol karışımlarıyla ulaşılabileceği tespit edilmiştir.

Abstract:
In our country, there are 31.130 km (47,6%) state roads, 32.245 km (49%) provincial roads, 2.244 km (3,4%) highway and totally 65.799 km network of motorways. 23.522 km of our road network, other words 36% serve as a divided highway. 5.748 km highway construction is planned till 2023. Turkey's motorway network length will reach 8.026 km and the length of divided highways will reach 36.500 km in 2023. Apart from this, in our country's highway 5.000 km polymer modified bitumen is used. This corresponds to approximately 10% of the total bitumen usage. However, when considering examples of Western Europe-Germany, this rate is up to 33%.

According to data which obtained KGM, 30% of budget is used as maintenance expense for solution of structural problems that occurs on road. Therefore, it is expected to increase usage of polymer modified bitumen within ten years. Used SBS polymer for polymer modified bitumen is imported 5 euro for per kilo. The aim of this study is production of new polyester polyols not only similar to SBS but also improve pure bitumen's properties. 

In this study, PET waste's depolymerization was occured by glycolysis method. Amount and type of catalyst and reaction time were considered. To produce polyester polyol, adipic acid was added on new monomer at various reaction times. Finally, bitumen improved with polyester polyol which produce from PET wastes and then bitumen characteristics were tested. It has been shown that addition of polyester polyols increase bitümen's elastic recovery up to 6 times. The high temperature performance achieved with the SBS admixture can be achieved with SBS-polyester polyol blends prepared by using SBS in 66% less weight.