Halloysit katkılı biyouyumlu polimer üretimi
Synthesis of biocompatible polymer with additives halloysite
Yazar: SEVİL BEGÜM KARAKAŞ
Danışman: DOÇ. DR. NURCAN TUĞRUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dökümler = Castings ; Halloysit = Halloysite ; Liç reaktifi = Leaching reagent

Özet:
Polilaktik asit (PLA) doğal biyo kaynaklı malzemelerden üretilebilmektedir. Yapısı gereği petrol bazlı polimerlere göre daha kısa sürede bozunabilmektedir. Bu özelliği sayesinde son zamanlarda birçok alanda kullanılmaya başlanmıştır. Fakat PLA'nın düşük darbe dayanımı, kırılganlığı, zayıf gaz bariyeri, düşük ısı direnci ve yavaş kristalleşme oranı gibi özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. PLA modifikasyonu nano dolgu malzemelerinden biri olan halloysit kili ile gerçekleştirilebilir.
Halloysit kili, alumina, silika ve su tabakalarından oluşmakta ve içerisinde birçok farklı özelliği barındırmaktadır. Düzgün gözenek dağılımı, diğer killere göre iyi fiziksel ve termo-mekanik özelliklerine sahip olması, doğal, biyouyumlu olması ve toksik olmaması nedeniyle polimerlerde dolgu malzemesi olarak kullanılabilmektedir.
Bu çalışmada iki farklı yataktan çıkarılan halloysit kili belirli oranlarda PLA'ya katılarak gıda ambalajlama malzemesi üretilmiştir. Killer PLA'ya katılmadan önce içerisindeki demir oksit liç reaktifiti ile giderilmiş ve PLA ile daha iyi dağılım gösterilebilmesi için yüzey modifikasyonu uygulanmıştır. Son olarak da PLA ile çözücü dökme metodu kullanılarak gıda ambalaj malzemesi olarak kullanılacak filmler üretilmiştir.
Sonuç olarak halloysit kili içerğiğindeki demir oksit liç reaktifi kullanılarak % 75 oranında giderilmiştir ve killerin PLA içerisinde daha iyi dağılım göstermesi için yüzey modifikasyonu uygulanmıştır. Killer % 2.5, 5 ve 10 oranında PLA'ya çözücü dökme metodu ile katılmıştır. Kil katkısının belli bir orandan snra PLA'nın özelliklerini iyileştirmediği ve demir oksit giderimi yapılmayan kil katkılı ürünlerde mekanik özelliklerin daha az geliştiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Polylactic acid (PLA) can be produced from natural bio-sourced materials. It can be degraded in a shorter time than petroleum-based polymers due to its structure. Thanks to this feature, it has been used in many fields recently. However, some of PLA's properties such as low impact strength, brittleness, weak gas barrier, low heat resistance, and slow crystallization rate need to be improved. PLA modification can occur with halloysite clay which is one of the nano-filling materials.
Halloysite clay consists of alumina, silica, and water layers and its contains many different properties. It can be used as a filling material in polymers due to its uniform pore distribution, good physical and thermo-mechanical properties compared to other clays, being natural, biocompatible, and non-toxic.
In this study, food packaging material was produced by adding halloysite clays, which were taken from two different sources to PLA in certain proportions. Before the clays were added to PLA, the iron oxide in it was removed with the leaching reagent and surface modification was applied for better dispersion with PLA. Finally, the films were produced as food packaging materials with solvent casting method with PLA.
As a result, 75% of the iron oxide in the halloysite clay content was removed by using the leaching reagent, and surface modification was applied for better distribution of the clays in PLA. Clays were added to PLA at a rate of 2.5, 5, and 10% by solving the casting method. It has been observed that the clay additive does not improve the properties of PLA after a certain amount, and the mechanical properties are less improved in the clay added products without iron oxide removal.