Biyopolielektrolit komplekslerin üretimi ve kuru sağlamlık maddesi olarak kağıt üretiminde kullanımı
Production of biopolyelectrolyte complexes and their application as a dry strength additive for papermaking
Yazar: MEHMET EMİN ERGÜN
Danışman: DOÇ. DR. SEDAT ONDARAL
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Anyonik ve katyonik iki polielektrolitin karıştırılması ile üretilen polielektrolit
kompleksler (PEK), özellikle son yıllarda biyolojik sistemlere ve biyomedikal
uygulamalara ilaveten geniş bir endüstri yelpazesi içerisinde kümeleyici, kaplayıcı ve
bağlayıcı olarak birçok temel ve uygulamalı araştırmalara konu olmuştur. Hazırlanan bu
tezde, ülkemizin dışa bağımlı olduğu sentetik polimerlere alternatif olan farklı
biyopolielektrolitlerden nano boyutta biyopolielektrolit komplekslerin (BPEK)
hazırlanması ve kağıdın kuru sağlamlığını geliştirici kimyasal olarak etkisi detaylı olarak
incelenmiştir. BPEK'ler molekül yapısı ve yük yoğunluğu farklı nişasta, kitosan ve
karboksi metil selülozlardan (KMS) oluşan anyonik ve katyonik özellikte, zıt yüklere sahip
iki biyopolielektrolitin karıştırılması ile üretilmiştir. Kullanılan biyopolielektrolitin çözelti
konsantrasyonu, dozajlama hızı, yük oranı ve karıştırma hızı gibi değişkenlerin BPEK
özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Ortalama boyut, zeta potansiyeli ve yük yoğunluğu
değerleri BPEK partiküllerinin karakterize edilmesinde kullanılmıştır. Laboratuvar
çalışmalarında kitosan, glisidiltrimetilamonyum klorür ile modifiye edilerek kuaternar
amonyum grupları yapısına ilave edilmiştir. Böylece hem çözünürlüğü hem de katyonikliği
iyileştirilmiştir. Üretimlerde katyonik nişasta-anyonik nişasta, katyonik nişasta-KMS ve
katyonik kitosan-KMS polimer çiftleri kullanılmıştır. Hazırlanan kompleksler ile test
kağıtları üretilerek kağıdın kuru sağlamlığındaki değişim incelenmiştir. Elde edilen
sonuçlar, özellikle nişasta çiftlerinden üretilen BPEK'lerin aynı miktarda nişasta
ilaveleriyle karşılaştırıldığında çok daha yüksek kopma ve patlama indisi verdiği tespit
edilmiştir.

Abstract:
Use of polyelectrolyte complexes prepared by mixing anionic and cationic
polyelectrolytes have grown rapidly in the large scale industrial applications, such as
coatings, binders, flocculants, as well as in biotechnical and biomedical applications
recently. In this thesis, preparation of biopolyelectrolyte complexes (BPEK) from different
biopolyelectrolytes and their applications as a dry strength additive for papermaking were
investigated in detail. BPEKs will be produced by mixing anionic and cationic
biopolyelectrolytes with different molecular weight and charge density. Starches,
carboxymethyl celluloses (CMC), and chitosans were used as biopolyelectrolytes. The
effects of concentration of biopolyelectrolyte solution,dosage rate, charge ratio, and mixing
rate on BPEK properties will be studied. Average diameter, zeta potential and charge
density were used to characterize BPEK particles. Chitosan were modified with
glycidyltrimtrimethylammonium chloride to give quaternary ammonium groups to the
structure. Therefore, with this modification the solubility and cationic charges of chitosan
were improved. The BPEK's were produced by using cationic starch-anionic starch,
cationic starch-CMC, and cationic starch-CMC couples. The produced BPEK's were added
to paper to test their performance as a dry strength additive. The results showed that
BPEKs were higher performance comparing to the single addition of biopoliyelectrolyte at
the same addition level.