Poli(laktik asit)/modifiye termoplastik nişasta karışımları
Poly(lactic acid)/modified thermoplastic starch blends
Yazar: SERKAN KARAGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Polimer teknolojisindeki gelişmeler sonucunda plastiklerin hayatımızdaki yeri ve önemi her geçen gün artmaktadır. Plastiklerin kullanım oranlarının artması, kullanım ömürleri tamamlandıktan sonra çevre kirliliğinin de artmasına sebep olmaktadır. Doğal kaynaklardan elde edilen ve biyolojik yollar ile bozunabilen polimerler, çevre kirliliği sorununun daha da büyümesini engellemek amacıyla, son dönemlerde üzerinde yoğun araştırmalar yapılan bir konudur. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen, alifatik, biyobozunur bir poliester olan poli(laktik asit) (PLA) ve plastikleştirilerek konvansiyonel polimerler gibi işlenebilen biyobozunur özellikteki termoplastik nişasta (TPS) ekonomik olarak üretilebilmesi sebebiyle tek tek veya karışım halinde bu alanda öne çıkmaktadır. Bu çalışmanın amacı, PLA'yı sitrik asit (CA) ile modifiye edilmiş TPS ile harmanlayarak PLA/TPS karışımları üretmek, bu karışımların mekanik, termal ve morfolojik özellikleri üzerine CA miktarı, PLA/TPS oranı ve uyumlaştırıcı olarak kullanılan diizosiyonat oranlarının etkilerinin incelenmesidir. Üretilen PLA/TPS karışımlarının otomotiv sektöründe kullanılabilme potansiyeli irdelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, farklı oranlarda CA ile modifiye edilerek gliserin ile plastikleştirilmiş TPS türleri hazırlanmış ve özellikleri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında, bu TPS türlerinin farklı oranlarda kullanıldığı PLA/TPS harmanları elde edilmiş ve karakterize edilmiştir. Çalışmanın son kısmında ise, PLA/TPS harmanlarının uyumlaştırılması çalışmaları yapılmıştır. CA ilavesi ile TPS'nin hem moleküler ağırlığının hem de camsı geçiş sıcaklığının düştüğü gözlenmiştir. PLA/TPS harmanlarının özelliklerinin TPS içerisinde kullanılan CA oranıyla yakından ilgili olduğu tespit edilmiş, CA'nın uyumlaştırıcı etkisi belirlenmiştir. PLA/TPS harmanlarının uyumlaştırılması için kullanılan 1,4-fenilen diizosiyonat'ın (PDI) PLA/TPS oranına göre en uygun bileşimde olması gerektiği tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda, otomotiv sanayinde çokça kullanılan plastiklerden biri olan polipropilen'e bazı özellikleri bakımından alternatif olabilecek ve tamamen biyobozunur bir ürün elde edilmiştir.

Abstract:
The importance of plastics in our life has been increasing as a result of the advancements in polymer technology. On the other hand, increasing the usage of plastics results in a solid waste problem after the completion of their bench life. The biodegradable polymers, derived from renewable resources, is an attractive research topic in order to prevent growing of the solid waste pollution. Poly(lactic acid) (PLA) and thermoplastic starch (TPS) shine out individually or in the blend form in this emerging field. The aim of this study is to produce PLA/TPS blends by compounding PLA with citric acid (CA) modified TPS. The mechanical, thermal and morphological properties were investigated as a function of CA content, PLA/TPS ratio and diizocyanete (to be used as compatibilizer) concentration. The potential of using PLA/TPS blends in the automotive applications was probed. In the first part of the study, glycerol plasticised TPS blends were prepared at different CA ratio and their properties were investigated. In the second part of the study, the CA modified TPSs were blended with PLA at different ratios and characterized. In the last part of the study, PLA/modified or unmodified TPS blends were tried to be compatibilized by incorporating 1,4-phenylene diisocyanate (PDI). The presence of CA resulted in decreasing Tg and molecular weight of TPS. The properties of PLA/TPS blends were found to be highly dependent on the amount of CA used in TPS. It was observed that CA had a compatibilization effect. It was obtained that PDI had to be incorporated in optimum amount regarding to PLA/TPS ratio. At the end of the study, a completely biodegradable polymer blend that can be alternative in some aspects to polypropylene, a widely used plastic in automotive industry, was produced.