Tarımsal atıklardan biyokompozit hazırlanması
Preparation of biocomposite from agricultural wastes
Yazar: MUSTAFA KUYUMCU
Danışman: PROF. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Biyobozunur polimerler = Biodegradable polymers ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Polimer malzemeler = Polymer materials

Özet:
Çevre dostu malzemelere yönelik artan talep ile birlikte tarımsal atıklardan biyokompozit malzeme üretimi de dünya çapında ilgi görmektedir. Tarımsal artıklar, ucuz, kolay işlenebilir, bol ve yenilenebilir olmaları nedeniyle alternatif malzemelerdir. Plastik endüstrisi, tarımsal atıkların en etkin şekilde kullanılabileceği alanlardan biridir. Organik malzemelerle dolgulanmış polimer kompozitlerin düşük yoğunluk, yüksek spesifik özellikler ve yüksek boyutsal kararlılık gibi bazı avantajları, bazı tarımsal atıkların polimer kompozitlerde dolgu ve takviye elemanı olarak kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Polilaktik asitin doğadan elde edilen bir biyopolimer olması, biyokompozitlerde matris malzemesi olarak kullanımını artırmıştır. Biyokompozit malzemelerin hazırlanmasında çeşitli tarımsal atıklarda kullanılmaktadır. Tarımsal atıkların biyokompozitlerde dolgu malzemesi olarak kullanılması hem malzeme fiyatını düşürmekte hem de atık bir ürünün geri dönüşümünü sağlamaktadır. Çalışmamızda matris malzemesi olarak polilaktik asit ve dolgu malzemesi olarak dünyada yaygın olarak bulunan pirinç ve antep fıstığı kabuğu kullanılmıştır. Diğer taraftan hazırlanan biyokompozit malzemelerin hem darbe dayanımını iyileştirmek hem de katılan dolgu malzemeleriyle matrisin uyumluluğunu artırmak amacıyla darbe dayanımı artırıcı katkılarda kullanılmıştır. Biyokompozitler mekanik dayanımlarını artırmak amacıyla cam elyaf ile takviyelendirilmiştir. Çalışmada polilaktik asit, pirinç kabuğu, antep fıstığı kabuğu, darbe dayanımı artırıcı ve cam elyaf kullanılarak eriyik işleme yöntemiyle biyokompozit numuneleri hazırlanmıştır. Hazırlanan biyokompozitler morfolojik, reolojik ve mekanik özellikler açısından incelenmiştir. Biyokompozit numunelerin içerisinden mekanik, akışkanlık, maliyet ve işleme kolaylığı açısından en uygun karışım oranları tespit edilmiştir. Darbe dayanımı artırıcı katkının biyokompozitler içerisinde reolojik, morfolojik ve mekanik olarak yarattığı etki incelenmiştir. Darbe dayanımı artırıcının polimer matris ve dolgu malzemeleriyle kısmen uyumlu olduğu ve darbe dayanımını iyileştirdiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The production of biocomposite materials from agricultural wastes is gaining worldwide attention with the increasing demand for environmentally friendly materials. Agricultural residues are alternative materials because they are cheap, easy to process, abundant and renewable. The plastics industry is one of the areas where agricultural waste can be used most effectively. Some advantages of polymer composites filled with organic materials such as low density, high specific properties and high dimensional stability make it possible to use some agricultural wastes as fillers and reinforcements in polymer composites. The fact that polylactic acid is a biopolymer obtained from nature has increased its use as a matrix material in biocomposites. Various agricultural wastes are used in the preparation of biocomposite materials. The use of agricultural wastes as filler material in biocomposites both reduces the material price and recycles a waste product. In our study, polylactic acid was used as the matrix material and rice and pistachio shells, which are widely available in the world, were used as fillers. On the other hand, impact strength enhancing additives were used to improve both the impact strength of the prepared biocomposite materials and to increase the compatibility of the matrix with the added fillers. The biocomposites were reinforced with glass fiber to increase their mechanical strength. In the study, biocomposite samples were prepared by melt processing method using polylactic acid, rice husk, pistachio shell, impact strength enhancer and glass fiber. The prepared biocomposites were analyzed in terms of morphological, rheological and mechanical properties. Among the biocomposite samples, the most suitable mixing ratios were determined in terms of mechanical, fluidity, cost and ease of processing. The rheological, morphological and mechanical effects of impact strength enhancer additives in biocomposites were investigated. It was concluded that the impact strength enhancer is partially compatible with the polymer matrix and fillers and improves the impact strength.