Biyo bazlı poliamit 5,6 polimer bileşimlerinin ve poliamit 6,6 (geri dönüştürülmüş)
poliamit 5,6 polimer harmanlarının hazırlanması ve ilgili proseslerinin geliştirilmesi / Preparation of bio-based polyamide 56 polymer compounds and polyamide 66 (recycled) / polyamide 56 polymer blends, and development of related processes
Yazar: SELVİN ÇİLİNGİR
Danışman: DOÇ. DR. TUNCER YALÇINYUVA
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bileşikler = Compounds ; Biyopolimerler = Biopolymers ; Poliamid = Polyamide ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, yeni geliştirilmiş biyo bazlı poliamit 5, 6 (PA 56) polimer bileşimlerinin (compound) ve geri dönüştürülmüş poliamit 6, 6 (PA 66) / biyo bazlı poliamit 5, 6 (PA 56) harmanlarının (blend) ve ilgili proseslerin geliştirilmesidir. 
Geleneksel fosil yakıtların azlığı, petrol fiyatlarındaki istikrarsızlık, çevresel kaygılar ve buna bağlı olarak daha katı çevresel düzenlemeler plastik ürünlerin yenilenebilir kaynaklardan biyo bazlı polimelerden hazırlanmasını teşvik etmiştir. 
Poliamitler, yüksek aşınma direncine sahip olmaları, bükülme dirençlerinin yüksek olması, kimyasallara ve çözücülere karşı dirençli olmaları, yük altında yüksek dayanıma sahip olmaları, düşük sıcaklıklarda bile yüksek tokluğa sahip olmaları ve ayrıca akış özelliklerinin iyi olup kolay işlenebilir olmaları nedeniyle diğer mühendislik plastiklerine göre daha fazla kullanılmaktadırlar (1). Poliamitlerin farklı katkılar (katkı, dolgu, takviye vb.) kullanılarak hazırlanan bileşimleri (compound), otomotiv, beyaz eşya ve elektrik-elektronik uygulamalarında metal malzemelerin yerine geçmiştir. Poliamitler, özellikle dişliler ve yataklar gibi mekanik malzemelerin üretimi için uygun özelliklere sahiptirler (2). 
Poliamit 6 (PA 6),  Poliamit 6, 6 (PA 66), Poliamit 6, 10 (PA 610), Poliamit 11 (PA 11) ve Poliamit 12 (PA 12) bunların en bilinenleri olup PA 6 ve PA 66 en yaygın kullanılan poliamitlerdir (2). 
Poliamit 6, 6 (PA 66) adipik asidin heksametilendiamin (HMDA) ile reaksiyonundan elde edilmektedir (3). PA 66'nın elde edildiği monomerler petrol bazlıdırlar. PA 66'daki petrol bazlı HMDA yerine endüstriyel bir biyoteknoloji şirketi tarafından geliştirilmiş olan biyobazlı bir monomer kullanılarak Poliamit 5, 6 (PA 56) sentezlenmiştir (4,5). Biyobazlı PA 56 biyolojik yöntemler kullanılarak bitki şekerinden elde edilen 1,5-pentandiamin ve adipik asidin kondenzasyon polimerizasyonundan elde edilmektedir. 
Elyaf eğirme (spinning) prosesinde, PA 6 ve PA 66 yaygın olarak kullanılmaktadır. 
PA 56'nın elyaf eğirme prosesinde kullanımı değerlendirilmektedir (6). Tekstilde yapılan çalışmalar, PA 56'nın PA 66 ve PA 6'ya alternatif olarak kullanılabileceği diğer uygulamalara da kapı açmıştır. PA 56'nın mühendislik plastikleri uygulamalarında kullanılmak üzere polimer bileşimlerinin nasıl performans göstereceğine yönelik merak bu çalışmanın ana konusunu oluşturmaktadır.
Harmanlama (blending), homopolimerlerin bazı özelliklerini iyileştirmek için kullanılan etkili bir yöntemdir. Bu tez çalışmasında PA 56'nın hem kendi katkı bileşimlerinin üretilmesi, hem de PA 56 ve geri dönüştürülmüş PA 66 harmanlarının üretim prosesleri üzerinde çalışılarak, ilgili formulasyonların ve proses şartlarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. PA 56'ya, %20, %30, %40 ve %50 geri dönüştürülmüş PA 66 karıştırılarak farklı harmanlar elde edilmiştir. Bu harmanların belirli katkılarla bileşimlerini elde etmek için bir eş yönlü, çift vidalı ekstrüder (co-rotating twin screw extruder) kullanılmıştır. Prosesi iyileştirmek ve ürünlerin performansını arttırmak için formülasyonlarda kaydırıcı ve ısı stabilizatörleri gibi katkı malzemeleri kullanılmıştır. Elde edilen PA 56 / PA 66 bileşimlerine çekme (ISO 527), üç nokta eğme (ISO 178), izod darbe dayanımı (ISO 180), sabit yük altında eğilme sıcaklığı (HDT) (ISO 75-2) ve VICAT yumuşama sıcaklığı (ISO R306) testleri yapılmış ve aralarındaki farklar incelenmiştir. Bu tezin odak noktası, çift vidalı ekstrüzyon ile PA 56 / PA 66 harmanlarının hazırlanması ve elde edilen farklı bileşimdeki harmanların mekanik özelliklerinin incelenerek karşılaştırılmasıdır.

Abstract:
The aim of this thesis is to develop the new generation bio-based polyamide 5, 6 (PA 56) polymer compounds and compounds of recycled polyamide 6, 6 (PA 66) / bio-based polyamide 5, 6 (PA 56) blends and related processes.
The scarcity of conventional fossil fuels, instability in oil prices, environmental concerns, and the consequent stricter environmental regulations have encouraged the preparation of plastic products from bio-based polymers from renewable resources.Polyamides are used more than other engineering plastics due to their high wear resistance, high bending resistance, resistance to chemicals and solvents, high strength under load, high toughness even at low temperatures, and also good flow properties and easy processing (1).
Compounds of polyamides prepared by using different additives (additives, fillers, reinforcements, etc.) have replaced metal materials in automotive, white goods and electrical-electronic applications. Polyamides have properties particularly suitable for the production of mechanical materials such as gears and bearings (2). Polyamide 6 (PA 6), Polyamide 6, 6(PA 66), Polyamide 6, 10 (PA 610), Polyamide 11 (PA 11) and Polyamide 12 (PA 12) are the most known ones, while PA 6 and PA 66 are the most widely used polyamides (2).
Polyamide 6, 6 (PA 66) is formed by the reaction of adipic acid with hexamethylenediamine (HMDA) (3). The monomers from which PA 66 is obtained are petroleum-based. Polyamide 5, 6 (PA 56) was synthesized using a biobased monomer developed by an industrial biotechnology company instead of petroleum-based HMDA in PA 66 (4,5). Biobased PA 56 is obtained from the condensation polymerization of adipic acid and 1,5-pentanediamine formed from plant sugar using biological methods (4,5).
PA 6 and PA 66 are widely used in the fiber spinning process. The use of PA 56 in the fiber spinning process is being evaluated (6). Studies in textiles have opened the door to other applications where
PA 56 can be used as an alternative to PA 66 and PA 6. The main subject of this study is the curiosity about how the polymer compositions of PA 56 will perform for use in engineering plastics applications.Blending is an effective method used to improve some properties of homopolymers. In this thesis, it is aimed to develop the relevant formulations and process conditions by studying on the production of PA 56 compounds as well as PA 56 / recycled PA 66 blends compounding processes. Different blends were obtained by mixing 20%, 30%, 40% and 50% recycled PA 66 with PA 56. A co-rotating twin screw extruder was used to obtain the compound of these blends with certain additives. In order to improve the process and increase the performance of the products, additives such as lubricants and heat stabilizers are used in the formulations. Tensile strenght (ISO 527), flexural strength (ISO 178), izod impact strength (ISO 180), heat deflaction temperature (HDT) (ISO 75-2) and VICAT softening temperature (ISO R306) tests were carried out for the compounds and the differences between them were observed. The focus of this thesis is the preparation of PA 56 / PA 66 blends by twin screw extrusion and the comparison of the mechanical properties of the blend compounds with different compositions