Atık polietilen tereftalatın poliol ve poliüretan üretiminde değerlendirilmesi
Evaluation of waste polyethylene terephthalate in polyol and polyurethane production
Yazar: TÜLAY FIRAT
Danışman: PROF. DR. FİLİZ KAR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Atıklar = Wastes ; Glikoliz = Glycolysis ; Polietilen tereftalat = Polyethylene terephthalate ; Poliol = Polyols ; Poliüretan = Polyurethane ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
Bu çalışmanın amacı, hem çok fazla miktarda bulunan atık Polietilen Tereftalat (PET) şişelerin çevreye verdiği zararlar ve kirliliğin ortadan kaldırılması hem de geri dönüştürülen atık PET'ten elde edilen depolimerize ürünlerin, yine geniş kullanım alanına sahip olan poliüretan reçine üretiminde hammadde olarak kullanılmasıdır. Çalışmada, uygun glikol türü ve depolimerizasyon reaksiyonunda kullanılacak uygun glikol miktarı incelenmiştir. Ayrıca günümüzde yapılan çalışmalardan farklı olarak, glikoliz için farklı bir katalizörle de çalışılarak yaygın olarak kullanılan çinko asetat katalizörüile karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu çalışmayla glikoliz işlemi geliştirilmiş ve sonunda elde edilecek poliol miktarında artış sağlanmıştır. Artan poliol miktarıyla birlikte elde edilecek poliüretan reçinenin de özellikleri geliştirilmiştir.
Bu çalışma ile uygun glikol miktarı araştırılmış, glikoliz için uygun miktarda atık PET ve PET'in tekrarlanan basamağının molar oranına göre uygun miktarda glikol ve kütlece %5'lik çinko asetat karışımı, karıştırıcılı, geri beslemeli ve sıcaklık kontrollü bir reaktöre konulmuştur. Aynı işlem çinko sülfat katalizörü ilave edilerek de tekrarlanmıştır. Reaktörde katı parçacıkların yok olması için sıcaklık 210 °C'ye yükseltilmiştir. Daha sonra elde edilen poliollerin ftalik anhidrit/piridin metoduna göre hidroksil sayıları tayin edilmiştir. 
Aniyonik poliüretan dispersiyonu aseton prosesi ile yapılmıştır. PET'in glikolizinden elde edilen uygun miktarda poliol,  hidrofilik monomer ve solvent olarak N-dimetilformamid karışımı reaktörde 70°C karıştırılarak homojen bir karışım elde edilmiş ve hidrofilik monomerin poliüretan içinde üniform olarak dağılması sağlanmıştır. İzofuran diizosiyanat ve katalizör dibütiltin dilaurat homojene olmuş karışıma eklenmiştir. Viskozitenin artışını engellemek ve homojen karışım elde etmek için aseton eklenmiştir. Karışım soğutularak kontrollü bir şekilde su ilave edilerek faz dönüşümü sağlanmıştır. Asetonun vakum evaporasyonuyla ayrılmasından sonra poliüretan reçineler elde edilmiştir. Uygun testler kullanılarak karakterizasyon yapılmıştır.

Abstract:
This study aims to eliminate the environmental damage and pollution caused by large quantities of waste Polyethylene terephthalate (PET) bottles, and to reuse depolymerized products which are by-products of recycled PET used as raw materials in the production of polyurethane film. In this study, the appropriate glycol type and the appropriate amount of glycol to be used in the depolymerization reaction were investigated. In addition, the comparisons betweena different catalyst and catalyst zinc acetate which is the most commonly used as catalyst in glycolysis processwas made. With this study, the glycolysis process was improved and as a result, an increase in the amount of polyol was obtained. With the increasing amount of polyol, the properties of the polyurethane resin was also improved.
In this study, the proper amount of glycol was investigated. A mixture of adequate amount of waste PET and adequate amount of glycol which was determined by the molar ratio of the repeated step of PET, and 5% of total mass of zinc acetate were charged to a reactor which was fitted with stirrer, reflux condenser,  and temperature controller. The same process was repeated with the addition of zinc sulfate catalyst. The temperature was increased to 210 °C for the destruction of solid particles in the reactor. Then, the hydroxyl numbers of the obtained polyols were determined according to the phthalic anhydride/pyridine method.
Anionic polyurethane dispersion was made by acetone process. A homogeneous mixture was obtained by mixing the proper amount of polyol which was obtained from glycolysis of PET, hydrophilic monomer, and N-dimethylformamide used as a solvent in the reactor at 70 °C. Uniform distribution of hydrophilic monomer in the polyurethane was ensured. Isofuran diisocyanate and catalyst dibutyltin dilaurate were added to the homogenized mixture. In order to prevent the increase in viscosity and to obtain a homogeneous mixture, acetone was added, Phase transformation was achieved by cooling the mixture and adding water in a controlled manner. Characterization was performed using appropriate tests.