Bitkisel atık/grafen/mineral takviyeli polilaktik asit biyokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of plant waste/grapehene/mineral reinforced polylactic acid composites
Yazar: AYŞENUR SÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. MUHAMMED SAİD FİDAN ; DOÇ. DR. ŞEYMA DUMAN
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyokompozit Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Polimerler üstün mekanik ve termal özelliklere sahip olmasından dolayı hayatımızda geniş bir kullanım alanına sahiptir. Fakat kullanılmakta olan çoğu polimer petrol bazlı olup uzun süre doğada bozunmadan kalmaktadır. Çevre bilincinin artmasıyla atık halindeki malzemeler kullanılarak üretilen biyokompozitlere yönelim artmıştır. Bu yönelimle hem atık malzemeler değerlendirilmiş olup hemde çevre kirliliği azalmaktadır. Bu tez çalışmasında, petrol bazlı polimerlere alternatif olarak doğal kaynaklardan elde edilen poli(laktik asit) (PLA), katkı malzemesi olarak grafen, tarımsal atık olarak şeftali çekirdeği kabuğu ve mineral takviyesi olarak da huntit-hidromanyezit kullanılarak biyokompozit malzemeler çift vidalı extrüder ve sıcak pres yöntemleriyle üretilmiştir. Üretilen biyokompozit malzemelerin fiziksel, mekanik, termal ve morfolojik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Karakterizasyon sonuçları kontrol numunesi olan saf PLA ile karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmiştir. SEM analizi sonucunda, biyokompozit numunelerinde şeftali çekirdeği ve huntit-hidromanyezitin varlığı tespit edilmiştir. FTIR analizi sonucunda şeftali çekirdeğinin karbonil grubuna ait bağlarda absorbans seviyesindeki artış gözlenmiştir. Şeftali çekirdeği takviyesi ve takviye oranının artırılması ile PLA'nın yoğunluk değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. Ancak huntit-hidromanyezit takviyesi ile bu yoğunluk değerlerinde artış gözlenmiştir. Mekanik test sonuçları incelendiğinde şeftali çekirdeği ve huntit-hidromanyezit içeren mekanik dayanımları saf PLA ile kıyaslandığında düşmektedir. Yapılan DSC analizi sonucu üretilen biyokompozit numuneler saf PLA ile karşılaştırıldığında şeftali çekirdeğinin eklenmesi kristalizasyon sıcaklığını düşürmüş ve kristalizasyon derecesini arttırmıştır. Şeftali çekirdeği oranının arttırılmasıyla kristalizasyon sıcaklığı artarken kristalizasyon derecesi düşmüştür. Huntit-hidromanyezit minerallerinin ilavesiyle kristalizasyon sıcaklıklarında ciddi bir düşüş yaşanırken kristalizasyon derecesinde ise önemli bir artış yaşanmıştır. Isıl sapma sıcaklık değerleri incelendiğinde şeftali çekirdeği takviyesi ile ısıl sapma sıcaklıkları düşerken huntit-hidromanyezit takviyesi artmaktadır.

Abstract:
Polymers have a wide range of uses in our lives due to their superior mechanical and thermal properties. However, most of the polymers in use are petroleum-based and remain undegraded in nature for a long time. With the increase in environmental awareness, the tendency towards biocomposites produced using waste materials has increased. With this orientation, both waste materials are utilized and environmental pollution is reduced. In this thesis, biocomposite materials were produced by twin screw extruder and hot press methods using poly(lactic acid) (PLA) obtained from natural resources as an alternative to petroleum-based polymers, graphene as additive material, peach kernel shell as agricultural waste and huntite-hydromagnesite as mineral reinforcement. The effects of the produced biocomposite materials on physical, mechanical, thermal and morphological properties were investigated. The characterization results were evaluated comparatively with the control sample of pure PLA. SEM analysis revealed the presence of peach pits and huntite-hydromagnesite in the biocomposite samples. As a result of FTIR analysis, an increase in the absorbance level was observed in the bonds belonging to the carbonyl group of peach kernel. It was determined that the density values of PLA decreased with the reinforcement of peach pits and increasing the reinforcement ratio. However, an increase in these density values was observed with huntite-hydromagnesite reinforcement. When the mechanical test results are examined, the mechanical strength of peach pits and huntite-hydromagnesite containing mechanical strength decreases compared to pure PLA. When the biocomposite samples produced as a result of DSC analysis were compared with pure PLA, the addition of peach pits decreased the crystallization temperature and increased the degree of crystallization. Increasing the peach seed ratio increased the crystallization temperature and decreased the degree of crystallization. The addition of huntite-hydromagnesite minerals caused a significant decrease in crystallization temperature and a significant increase in the degree of crystallization. When the thermal deflection temperature values are examined, the thermal deflection temperatures decrease with peach kernel supplementation, while huntitehydromagnesite supplementation increases.