Poli(laktik asit)/tabakalı silikat nanokompozitlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve gıda ambalajı olarak uygulanabilirliğinin incelenmesi
Preperation, characterization of poly(lactic acid)/layered silicate nanocomposites and investigation of applicability as a food packaging material
Yazar: BURCU ŞENGÜL
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Gıda ambalajı = Food packaging ; Gıda endüstrisi = Food industry ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Gıda ile temas eden malzeme olarak kullanılması amaçlanan Poli(laktik asit)/tabakalı silikat nanokompozit filmler çözelti döküm yöntemiyle hazırlanmıştır. Nanokompozitlerin hazırlanmasında inorganik dolgu olarak halloysit, bentonit ve dört farklı tip organo-modifiyeli montmorillonit kullanılmıştır. Nanokompozit filmlerin yapısal karakterizasyonları FT-IR/ATR ile yapılmış ve tabakalı silikatların polimer matris içerisinde dağılımı XRD ile karakterize edilmiştir. Kil tabakalarının polimer matris içerisinde dağıldığı, ancak topaklanan parçacıkların da bulunduğu XRD ile tespit edilmiştir. Hazırlanan filmlerin termal davranışlarını belirlemek için DSC kullanılmıştır. Filmlerin yüzey özellikleri statik ve dinamik temas açı analizleri ve AFM ile araştırılmıştır. Filmlerin viskoelastik özellikleri DMA kullanılarak belirlenmiştir. Saf PLA filmi ile karşılaştırıldığında nanokompozitlerin su buharı ve oksijen gaz geçirgenlikleri sırasıyla % 80 ve % 49'a kadar azalmıştır. Hazırlanan bu nanokompozit filmlerin tüketici ve çevresel güvenlik üzerindeki riski Toplam Migrasyon Testleri ile özetlenmiştir. M24 kili ile PLA arasındaki uyum nedeniyle en iyi oksijen bariyer özellik ve migrasyon değerlerini PM24 nanokompozitlerinin verdiği belirlenmiştir. Hazırlanan filmlerin biyobozunurluğu kompost altında çalışılmış ve biyobozunurluğun izlenmesi ilk defa bu çalışmada, Raman Spektroskopi kullanılarak yapılmıştır. Saf PLA filminin biyobozunurluk hızının kil yüklemesi ile arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
Poly(lactic acid)/layered silicate nanocomposite films, intended to use as a food contact material, were prepared by solution casting technique. Halloysite, bentonite and four types of organo-modified montmorillonite were used for the preperation of nanocomposites as inorganic filler. The structural characterizations of the nanocomposite films were performed by FTIR/ATR and dispersion of the layered silicates in the polymer matrix was characterized by XRD. Clay layers were found to be dispersed in the polymer matrix, although agglomerated particles were also detected by XRD. DSC was performed to study the thermal behaviour of the prepared films. The surface properties of the films were investigated with static and dynamic contact angle measurements and AFM analysis. The viscoelastic properties of the films were determined by using DMA. Water vapor and oxygen gas permeability of the nanocomposite films were decreased up to 80% and 49 %, respectively when compared to neat PLA film. The risks of nanocomposite films, over consumer and environmental safety are outlined with overall migration tests. Overall migration test results showed that it is safe to use the nanocomposite films prepared as  food contact materials. It is determined that PM24 nanocomposites gave the best oxygen barrier property and migration values due to the compatibility between M24 clay and PLA. The biodegradability of prepared films was studied under compost and monitored by using Raman Spectroscpoy firstly in this study. It is observed that the rate of biodegradation was increased with clay loading.