Termoplastik nişasta esaslı sıcak eriyik yapıştırıcıların hazırlanması ve performans özelliklerinin incelenmesi
Preparation of thermoplastic starch based hot melt adhesives and investigation of their performance
Yazar: TUĞÇE EROL
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Sıcak eriyik yapıştırıcılar (hot melt adhesives, HMA) medikal, tekstil, otomotiv, ambalajlama gibi hızlı üretim gerektiren süreçler basta olmak üzere çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Uygulama sonrası ömrünü tamamlayan ürünler ve bu ürünlerde kullanılan HMA'lar ayrıştırma proseslerine uygun olmadığı için artan taleple beraber zamanla çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu sebeple çevreyle dost hammaddelerin geliştirilmesi ihtiyacı doğmuştur. Maliyetinin düşük olması, biyo-bozunur ve yenilenebilir olması, termoplastik nişastayı (TPS) bu alanda öne çıkarmaktadır. Bu çalışmanın amacı, TPS'in yapışma özelliklerini ve işlenebilirliğini geliştirecek hammaddeler kullanılarak hazırlanan HMA karışımlarının mekanik, morfolojik, reolojik ve termal açıdan özelliklerinin incelenmesidir. Çalışmada TPS'in HMA olarak özelliklerini iyileştirebilecek çeşitli katkılar ile farklı oranlarda karışımlar hazırlanmıştır. Karışımlar için çift vidalı bir laboratuvar ekstrüderi kullanılmıştır. Hazırlanan karışımlar alüminyum ve MDF gibi yüzey özellikleri farklı susbtratlara uygulanarak yapışma performansı incelenmiş, buna göre iyi olan 5 karışım (TPS/sitrik asit (CA), TPS/poli(laktik asit) (PLA), TPS/heksil sitrat (HS), TPS/jelatin (Jel), TPS/poli (vinil alkol) (PVA)) belirlenmiş, bu karışımların katılaşma süreleri, yapışma dayanımı, kopma davranışları, termal özellikleri, işlenebilirlik yönünden referans olan etilen vinil asetat (EVA) esaslı HMA ile kıyaslanmıştır.  Optik mikroskop ile polimer karışımların kopma biçimleri incelenmiştir. Buna göre hem alüminyum substratta hem de MDF'de adhesif ve kohesif kopma davranışı birlikte görülmüştür. TPS/PVA10 ve TPS/CA5 karışımlarının TPS'in reolojik özelliklerini geliştirdiği ve EVA esaslı HMA'ya benzer bir reolojik davranış sergilediği anlaşılmaktadır. Hazırlanan HMA karışımlarının TPS'in ısıl özelliklerini iyileştirdiği gözlenmiştir. Genel olarak TPS esaslı karışımlara ek hammaddelerin ilave edilmesi ile yapışma performanının geliştirilip, geniş uygulama potansiyeline sahip olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Hot melt adhesives (HMA) are used in a variety fields, such as medical, textile, automotive, packaging, and other rapid manufacturing processes. Since HMA based products that complement the life span are not suitable for separation processes, they are causing environmental pollution with increasing demand. For this reason, environmentally friendly raw materials need to be developed. The fact that thermoplastic starch is low cost, biodegradable and renewable makes it an important raw material in this respect.
The purpose of  this work is to examine the mechanical, morphological, rheological and thermal properties of new HMA blends which improve the adhesion and processability of thermoplastic starch (TPS). These blends were prepared by mixing TPS with various raw materials at different ratios in a laboratory type double screw extruder. The prepared blends were applied to substrates that have different surface energies such as aluminum and MDF, and their adhesion performance was examined and then the best 5 blends (TPS/citric acid (CA), TPS/poly (lactic acid) (PLA), TPS/hexyl citrate (HS), TPS/gel, TPS/poly (vinyl alcohol) (PVA)) were selected. The selected blends were compared with the reference HMA which based ethylene vinyl acetate (EVA) in terms of solidification times, shear strength, breaking behavior, thermal properties, workability. 
The fracture modes of polymer blends were examined by optical microscope and scanning electron microscopy (SEM). In both aluminum and MDF substrates, adhesive and cohesive fracture behaviors were seen together. It was found that TPS/ PVA10 and TPS/CA5 blends improved the rheological properties of TPS and exhibited similar rheological behavior to EVA-based HMA. Also, it has been observed that the prepared HMA blends improve the thermal properties of TPS. In general, the addition of different raw materials to TPS based HMAs can improve the adhesion performance and can have a wide application potential.