Altı farklı yöntemle selüloz asetat sentezi
Synthesis of celulose acetates by six different methods
Yazar: EMİR ERİŞİR
Danışman: PROF. DR. ESAT GÜMÜŞKAYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Kağıt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Biyofilm sistemleri = Biofilm systems ; Biyofilmler = Biofilms ; Elektroforez = Electrophoresis ; Kraft selüloz hamuru = Kraft cellulose pulp ; Lignoselüloz = Lignocellulose ; Organik kimya = Organic chemistry ; Polimer sentezi = Polymer synthesis ; Süreç sentezi = Process synthesis ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Selüloz asetat geleneksel olarak Çözelti asetilasyon ve Lif asetilasyon olmak üzere iki yöntemle sentezlenir. Endüstriyel ölçekte en çok kullanılan yöntem olan asetik asit yöntemiyle selüloz asetat sentezi; aktivasyon, asetilasyon, çöktürme ve yıkama olmak üzere dört kademede yapılmaktadır. Ancak aktivasyon ve asetilasyon kademesinde kullanılan kimyasal maddeler, serbest asetik asit içeriği yüksek ürünler elde edilmesine ve sistemin yüksek asiditesi sebebiyle selüloz zincirlerinde degradasyon meydana gelir. Bu tez çalışması kapsamında; sözü edilen sorunları en az düzeye indirmek için Asetik asit (Kontrol), Etil asetat, Etil laktat yöntemleri ile asetilasyon, Çinko klorür veya Potasyum Asetat katalizörlüğünde asetilasyon ve DMSO/TBAF çözücü sisteminde vinil asetat ile transesterleştirme olmak üzere 6 farklı yöntem ile selüloz asetat sentezlenmiş; sentezlenen selüloz asetatların ve bu asetatlardan üretilen filmlerin özellikleri incelenmiştir. Literatürde daha önce rastlanmayan Etil asetat ve Etil laktat yöntemleri ilk defa bu tez çalışması kapsamında geliştirilmiştir. Asetik asit yönteminde % 15 civarında olan serbest asit içeriği Etil asetat yönteminde % 10; Etil laktat yönteminde ise % 6,5 civarına kadar düşürülebilmiştir. Etil asetat yöntemi ile oda sıcaklığı ve % 1 katalizör oranında gerçekleştirilen sentez sonucunda 2,32 SD değeri elde edilmiştir. Etil asetat yöntemiyle sentezlenen selüloz asetatlardan üretilen filmlerin yapısının Asetik asit yöntemiyle üretilen selüloz asetat filmlerine oranla daha az gevrek olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Cellulose acetate is synthesized by two different methods; solution acetylation and fibrous acetylation. Having been the most used method for production of cellulose acetate, the acetic acid method is carried out in four steps: activation, acetylation, precipitation and washing steps. The chemicals used in activation and acetylation stages, however, cause products with high free acidity. Also, polymerisation degrees of cellulose and cellulose acetate were decreased because of the high acidity in acetylation medium. In this thesis, to diminish the problems arising from acetic acid process, cellulose acetates were synthesized by six different methods: Acetic acid method (control), Ethyl acetate method, Ethyl lactate method, Zinc chloride or Potassium acetate catalyzed acetylation and transesterification by vinyl acetate in DMSO/TBAF. Then, synthesized cellulose acetates were characterized by standard test methods and used in the production of cellulose acetate films too. Ethyl acetate and lactate processes, which were not found in the literature before, were developed within the scope of this study. Free acidity amount of cellulose acetatate produced by acetic acid method was 15%; while the amount of free acidity was diminished by ethyl acetate method and ethyl lactate to 10% and 6.5% respectively. In the room temperature and with 1% amount of catalyst, cellulose acetate (DS: 2.32) was synthesized by ethyl acetate method. On the other hand, the texture of cellulose acetate film produced from ethyl acetate method was less brittle that those of acetic acid method.