Modifiye montmorillonit ve bunların kullanıldığı biyobozunur nanokompozit tarımsal örtü filmlerinin üretimi
Production of modified montmorillonite and its biodegredable nanocomposite mulching films
Yazar: ÖZLEM EĞRİ
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN ; PROF. DR. ZAKİR RZAYEV
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Aşı kopolimerleri = Graft copolymers ; Aşı kopolimerleşmesi = Graft copolymerization ; Modifiye nişasta = Modified starch ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Polilaktik asit filmleri = Polylactic acid films

Özet:
Bu çalışma 00875.STZ.2011-1 numaralı "Biyoesaslı/Biyobozunur/Kompost Edilebilir Nanokompozit Tarımsal Örtü (?Mulching?) Filmlerinin Geliştirilmesi" adlı SANTEZ Projesi desteğiyle hazırlanmıştır. Sunulan çalışmada doğal ve biyobozunur polimerlerden olan nişasta ve L-Laktik asit (L-LA) polimerleri ile nanokompozitlerin hazırlanmasında en yaygın kullanılan dolgu maddelerinden olan tabakalı silikatlardan montmorillonit kili ve iki farklı organo modifiye türevi (ODA-MMT ve DMDA-MMT) kullanılmıştır. L-LA ile modifiye edilen saf ve organomodifiye montmorillonit killeri varlığında L-LA'nın nişastaya aşı polimerizasyonu ile hazırlanan kopolimer yapıdaki nanokompozitlerden tarımsal örtü materyali amaçlı kullanılması öngörülen filmler elde edilmeye çalışılmıştır. 
Bu amaçla ilk olarak bir seri kil modifikasyon çalışmaları yapılmıştır. Ağırlıkça farklı MMT/L-LA oranlarında saf ve ön interkalat MMT killeri varlığında L-LA monomerlerinin optimize edilen reaksiyon koşullarında kondenzasyon polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar neticesinde elde edilen MMT/oligo-LA nano dolgu malzemelerinin kimyasal (FTIR, 1H-NMR), termal (DSC, TGA) ve fiziksel (XRD, SEM, TEM) karakterizasyonları yapılmıştır. Elde edilen bulguların incelenmesi neticesinde nanokompozit kopolimer yapıların sentezlenmesi için uygun bulunan nano dolgu malzemeleri bir sonraki adıma aktarılmıştır. Uygun bulunan nano dolgu malzemeleri ağırlıkça farklı oranlarda kullanılarak L-LA'nın nişastaya aşı polimerizasyonları gerçekleştirilmiş ve  bir seri PLLA-g-nişasta nanokompozit kopolimerler sentezlenmiştir. Üretilen nanokompozit yapıların kimyasal (FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR), termal (DSC, TGA) ve fiziksel (XRD, SEM, TEM)  karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Üretilen nanokompozit kopolimerlerden baskılı kalıplama yöntemi ile çeşitli filmler hazırlanmıştır. Hazırlanan filmlerlerin mekanik ve gaz geçirgenlik özellikleri incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Modifiye Montmorillonit, Nanokompozit, Nano Dolgu 
Malzemeleri, Doğal Polimerler, Nişasta, Poli(laktik asit) (PLA), Aşı 
Polimerizasyonu.

Abstract:
This work has been accomplished with the support from SANTEZ project number 00875.STZ.2011-1 titled "Development of Biobased/Biodegradable/Compostable Nanocomposite Mulch Films". In this study, montmorillonite clay, most commonly used filler material composed of layered silicates, and two organo modified forms of it (ODA-MMT and DMDA-MMT) were used for production of nanocomposites with starch and L-lactic acid polimers which are natural/bio-based and biodegradable. It was  aimed to produce mulch films from nanocomposites of copolymers prepared by graft copolymerisation of starch and L-LA in the presence of pristine and organomodified montmorillonite clays, for agricultural applications. For this purpose, a series of clay modification studies were carried out in the first step. L-LA monomers were polymerized by condensation polymerisation under optimized conditions in the presence of pristine and pre-intercalated MMT clays with different MMT/L-LA weight ratios. At the end of these studies, MMT/oligo-LA nanofillers were characterized by chemical (FTIR, 1H-NMR), thermal (DSC, TGA) and physical (XRD, SEM, TEM) analysis. Selected nano filler materials were used in the second step for synthesis of nanocomposite copolymer structures. These nanofillers were used in different weight ratios for graft copolymerisation of L-LA on starch in order to synthesize PLLA-g-starch.  These graft copolymers were characterized by (FTIR, 1H-NMR), thermal (DSC, TGA) and physical (XRD, SEM, TEM) analyses. Copolymers were compression molded and films were prepared and mechanical and barrier properties of these films were investigated.

Keywords: Modified Montmorillonite, Nanocomposite, nanofillers, natural 
polymers, starch, Poly(lactic acid) (PLA), graft copolmerisation