Polilaktik asit ve polikaprolakton esaslı biyobozunur esnek ambalaj filmlerinin hazırlanması
Preperation of polylactic acid and polycaprolactone based biodegradable flexible packaging films
Yazar: NUDEM KAHRAMAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
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: Nanoselüloz = Nanocellulose ; Natamisin = Natamycin ; Polikaprolakton = Polycaprolactone ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Tokoferoller = Tocopherols

Özet:
Petrol türevli polimerler, üstün özellikli ambalaj filmlerinin üretiminde kullanımları vazgeçilemeyen hammaddelerdir. Bu polimerler ile üretilen ambalajların insan hayatını kolaylaştırması nedeniyle de yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat yaygın kullanım ve hızlı tüketim sonucunda petrol türevli bu polimerler büyük ölçüde atık oluşturarak çevre kirliliğine yol açmaktadır. Çevre dostu, doğada parçalanabilen ve özellikle yenilebilir kaynaklardan üretilebilen biyopolimerlerin kullanımı, çevreye verilen zararı önleyebileceği gibi sürdürülebilirliği de sağlamak adına büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla, biyopolimerlerin sentezi ile petrol esaslı polimerlerden elde edilen ambalajların özelliklerine sahip ambalajların üretimine yönelik büyük ölçüde bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Polilaktik asit (PLA), mısır nişastası gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilen yarı kristalin yapıda termoplastik biyobozunur bir polimerdir. PLA, yüksek çekme mukavemeti ve elastisite modül değerleri nedeniyle farklı alanlarda çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Bununla birlikte, PLA'nın sert ve kırılgan özelliği bazı uygulamalarda kullanımını sınırlamaktadır. Bu sınırlı kullanım, PLA'yı farklı kompozisyonlarda kullanarak yeni özellikler kazandırma ihtiyacını da beraberinde getirmektedir. Bu tez çalışmasında, PLA'nın, istenen özelliklerde esnek ambalaj hazırlamada kullanılabilmesi için Polikaprolakton (PCL) gibi yüksek esneklik, düşük erime noktası ve diğer polimerlerle iyi uyumluluk gösteren bir polimer ile harmanlanması ve aynı zamanda filme esneklik katabilecek bunun yanında da
mukavemeti azaltmayacak farklı katkı maddelerinin (α-tokoferol, natamisin, nanoselüloz) eklenerek mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla PLA/PCL karışım filmleri, her bileşenin farklı kütle oranı kullanılarak hazırlanmıştır ve karakterizasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre; 20PLA/80PCL68-T2 filmi farklı bileşim ve ilavelerle hazırlanan filmlere göre en iyi ambalaj özelliğine sahip film olarak tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Polilaktik asit (PLA), Polikaprolakton (PCL), α-tokoferol, natamisin, nanoselüloz.

Abstract:
Petroleum-based polymers are indispensable raw materials for the production of packaging films with superior properties. Packages produced in this way make human life easier and are therefore widely used. However, as a result of widespread use and rapid consumption, these petroleum-based polymers cause environmental pollution by creating waste to a large extent. The use of environmentally friendly, biodegradable biopolymers, which can be produced especially from renewable resources, is of great importance in terms of ensuring sustainability as well as preventing damage to the environment. For this purpose, scientific studies have been carried out on the synthesis of biopolymers and the production of packages with the characteristics of packages obtained from petroleum-based polymers. Polylactic acid (PLA) is a semi-crystalline thermoplastic biodegradable polymer that can be obtained from renewable resources such as corn starch. PLA is used in a wide variety of applications in different fields due to its high tensile strength and elasticity modulus values. However, the rigid and brittle structure of PLA limits its use in some applications. This limited use brings with it the need to gain new properties by using PLA in different compositions. In this thesis, In order to be used in the preparation of flexible packaging with the desired properties, PLA is blended with a polymer wihch has high flexibility, low melting point and good compatibility with other polymers, such as Polycaprolactone (PCL). At the same time, different additives (α-tocopherol, natamycin, nanocellulose) that can add flexibility to the film and not reduce the strength are investigated was added to improve mechanical properties of the films. For this purpose, PLA/PCL blend films were prepared using different mass ratios of each component and characterization analyzes were performed. According to the analysis results; The 20PLA/80PCL68-T2 film was determined as the film with the best packaging feature compared to the films prepared with different compositions and additives.

Keywords: Polylactic acid (PLA), Polycaprolactone (PCL), α-tocopherol,natamycin, nanocellulose.