PHBV biyopolimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of PHBV biopolymer composites
Yazar: AYBEN ASENA ÇÖL
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
PHBV BİYOPOLİMER KOMPOZİTLERİNİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU
Yenilenebilir kaynaklı polimerler, geleneksel plastiklerin çevreye verdiği zarar ve fosil yakıt tabanlı ürünler ile ilgili artan maliyetler nedeniyle son yıllarda geleneksel fosil yakıt bazlı polimerler yerine alternatif haline gelmiştir. Ayrıca petrolden elde edilen sentetik polimerler, plastik atık olarak doğaya terk edildiklerinde, toprakta uzun süre parçalanamadığından çevre kirliliğine ve toksik madde birikimine neden olmaktadırlar. Biyobazlı polimerler yenilenebilir hammeddelerden üretilen polimerlerdir. Biyopolimerler, kaynak malzemelerin yenilenebilir olması, polimerlerin biyobozunurluğu ve belirli koşullar altında indirgeme özelliğinden dolayı daha ilgi çekici hale gelmiştir. Biyopolimerler ve seramik bazlı inorganik nanopartiküllerden üretilen kompozitler, gelişmiş özellikleri ve işleme karakteristikleri nedeniyle birçok alanda önemli potansiyele sahiptirler. Bu bakımdan hegzagonal bor nitrür (h-BN) grafit benzeri olup yüksek termal stabilite, düşük dielektrik sabiti, yüksek mekaniksel dayanım, yüksek sertlik ve yüksek oksidasyon veya korozyon dayanımı gibi özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, temel araştırma farklı BN takviyesinin PHBV kompozitlerinin oksijen bariyer, mekanik ve termal özelliklerinin üzerindeki etkisini anlamak amacıyla polihidroksibütirat-ko-hidroksi valerat (PHBV)/bor nitrür (BN) nanobiyokompozitlerinin üretimine odaklanmıştır. PHBV biyopolimeri, polihidroksialkanoat (PHA) grubuna ait biyobozunur özellikte bir termoplastik poliester çeşididir ve biyoparçalanabilir, yenilenebilir, biyouyumlu, toksik olmayan ve doğayla dost termoplastik polimerdir. PHBV, gıda ve kozmetik alanındaki paketleme maddeleri, tarım ve biyomedikal ürünler gibi çok fazla alanda uygulama alanına sahiptir. Kompozit hazırlamada, bor nitrür (BN) yenilenebilir, biyobazlı poli (3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) içinde çift vidalı ekstrüder kullanarak eriyik çekme yöntemiyle dağıtılmış ve elde edilen kuru pelletlere ince plakalar arasında şekil verilmiştir. Elde edilen kompozitler XRD, FTIR DSC, TGA ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. Oksijen geçirgenlik değerleri geçirgenlik analiziyle ölçülmüştür. BN, biyonanokompozitlerin özelliklerinin geliştirilmesine katkı sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Biyopolimer, biyopolimer nanokompozit, PHBV, BN, oksijen geçirgenlik

Abstract:
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF PHBV BIOPOLYMER COMPOSITES
Renewable resource polymers have become an increasingly popular alternative to conventional fossil fuel based polymers in recent years due to ongoing concerns about the disposal of conventional plastics and the increasing costs associated with fossil fuel-based products. Synthetic polymers that are produced from petroleum cannot degraded so they are one of the reason of environmental pollution and increasing of toxic materials. Bio-based polymers are defined as polymers that are produced from renewable raw materials. These materials are attractive in part due to the renewable nature of the source material, the biocompatibility of the polymers, and the potential to degrade under certain conditions. Composites made from biopolymers and ceramic-based inorganic nanoparticles have significant potential in many areas due to their enhanced properties and processing characteristics. In that respect hexagonal boron nitride (h-BN) is an analog of graphite, has many specific novel properties such as high thermal stability, low dielectric consant, high mechanical resistance, high toughness and high oxidation or corrosion resistance. In this study, our main research has focused on the fabrication of polyhydroxybutyrat-co-hydroxy valerate (PHBV)/boron nitride (BN) nanobiocomposite to understand the effect of different BN reinforcements on the oxygen barrier, mechanical and thermal properties of PHBV composites. PHBV is one of the member of polyhydroxyalkanoate family and also it is a thermoplastic polymer which is biodegradable, biocompatible, renewable, non-toxic and eco-friendly. PHBV has so many application such as food and cosmetic packing, agriculture, biomedical products. During preparation of composites, boron nitride (BN) has been dispersed into renewable biobased poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), PHBV, by melt-extrusion using twin screw extruders and the resulting dried pellets were shaped into thin sheets. The resulting composites was characterized by XRD, FTIR DSC, TGA and SEM analysis. Oxygen transmission values was measured by using permeation analyser. BN has been shown to contribute to an enhancement of properties of bionanocomposites.

Keywords: Biopolymer, biopolymer nanocomposites, PHBV, BN, oxygen permeability