Soya yağı esaslı biyomonomer içerikli kopolimer eldesi ve karakterizasyonu
Soybean oil based biomonomer content copolymer obtainment and characterization
Yazar: CEREN ÖZER
Danışman: PROF. DR. HANDE ÇELEBİ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Soya yağı = Soybean oil ; Stiren = Styrene ; Transesterifikasyon = Transesterification

Özet:
Fosil kaynaklara alternatif olarak biyo esaslı polimerler, çevresel sürdürebilirlik açısından önem taşımaktadır. Soya yağı, araştırmalarda yaygın olarak incelenen ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan doğal yağlardan biridir. Bol bulunabilmeleri, düşük maliyetleri, düşük toksisiteye sahip olmaları ve tükenmeyen kaynakları nedeniyle geleneksel petrol esaslı malzemelerin yerine geçme potansiyeli yüksektir. Bu çalışmada, soya fasulyesi yağının trigliseritlerinden tek adımlı transesterifikasyon yöntemi kullanılarak yeni bir biyo esaslı (SBM) sentezlenmiştir. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ve Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) Spektroskopisi ile kimyasal yapısı karakterize edilmiştir. Yapıdaki çift bağ sayısı iyot sayısı analizi ile ölçülmüştür. Kütle Spektroskopisi (LC-MS) ile monomer molekül ağırlığı 392 g/mol bulunmuştur. Sentezlenen biyo esaslı monomerin, serbest radikalik katılma polimerizasyonu yöntemi ile homo polimerizasyonu ve petrol esaslı monomerler olan stiren (S) ve butil akrilat (BA) ile kopolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Elde edilen homopolimer ve kopolimerlerin kimyasal yapısı FT-IR, NMR analizleri ile belirlenmiş, molekül ağırlıklarının 50000-60000 g/mol arasında değiştiği tespit edilmiştir. Camsı geçiş sıcaklıkları sırası ile homopolimer için 41,9 °C, SBM-butil akrilat kopolimer için 45,9 ºC, SBM-stiren kopolimer için 83,8 ºC olarak ölçülmüştür. Sentezlenen monomerin petrol esaslı monomerler ile kıyaslanabilecek polimerleşebilir termoplastik özelliklere sahip, sürdürebilir biyo esaslı monomerler olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
As an  alternative to fossil resources, bio-based polymers are important for environmental sustainability. Soybean oil is one of the natural oils widely studied in research and used in industrial applications. They have a high potential to replace traditional petroleum-based materials due to their abundance, low cost, low toxicity and, inexhaustible resources. In this study, a new biobased (SBM) was synthesized from triglycerides of soybean oil using a one-step transesterification method. The chemical structure was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy. The number of double bonds in the structure was measured by iodine number analysis. The monomer molecular weight was determined as 392 g/mol by Mass Spectroscopy (LC-MS). Homopolymerization of the synthesized bio-based monomer by free radical addition polymerization method and copolymerization with petroleum based monomers styrene (S) and butyl acrylate (BA) were carried out. The chemical structure of the obtained homopolymers and copolymers was determined by FT-IR and NMR analyses. It has been found that their molecular weight varies between 50000-60000 g/mol. Glass transition temperatures were measured as 41,9 °C for homopolymer, 45,9 ºC for SBM-butyl acrylate copolymer, and 83,8 ºC for SBM-styrene copolymer, respectively. It has been determined that the synthesized monomers are sustainable bio- based monomers with polymerizable thermoplastic properties comparable to petroleum based monomers.