Modifiye edilmiş selüloz nanokristal katkılı polilaktik asit (PLA) kompozit filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BERKAY ÇAĞDAŞ
Danışman: Afife Binnaz Hazar
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda küresel ısınma ve doğal kaynakların tükenmesi gibi artan sorunlar nedeniyle çevre bilinci önemli ölçüde gelişmiştir. Sürdürülebilir malzemelerin üretimi ve kullanımı her geçen gün önem kazanmaktadır. Polimer endüstrisinde; çevre dostu ve biyolojik olarak parçalanabilen ürünler geliştirmek amacıyla yeni yöntemler ve malzemeler sürekli olarak çalışılmaktadır. Biyolojik olarak parçalanabilen polilaktik asit (PLA) en bilinen polimerlerden biridir. PLA; üstün fiziksel özellikleri, biyolojik olarak parçalanabilirlik ve ısıl işlenebilirlik özellikleri nedeniyle petrol esaslı plastiklere sürdürülebilir bir alternatiftir. PLA; paketleme, otomotiv, beyaz eşya ve biyomedikal endüstrileri gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Bununla birlikte, kırılgan ve hidrofobik yapısından dolayı uygulamaları sınırlanmaktadır. Ancak takviyelendiricilerin kullanımı ile PLA'nın mekanik ve termal özellikleri geliştirilebilmektedir. Son yıllarda, selüloz nano kristal (SNK) takviyeli polimer kompozitler, düşük yoğunluk, düşük maliyet, yenilenebilirlik ve geri dönüştürülebilirliğinin yanı sıra iyi mekanik özellikleri nedeniyle mühendislik uygulamalarında ilgi görmektedir. Bununla birlikte, polimer kompozitlerde takviye olarak selüloz malzemelerinin kullanımını sınırlandıran dezavantajlardan biri, selüloz malzemelerin hidrofilik doğası nedeniyle nem emilimine duyarlı olmalarıdır. Nem emilimi, kompozitlerin mekanik özelliklerinde ve boyutsal stabilitesinde azalmaya neden olabilmektedir. Tez çalışmasının amacı; modifikasyon işlemi ile SNK yapılara PLA matris içinde homojen dağılım sağlayabileceği özellik kazandırmak ve bu yapıları kullanarak PLA-SNK kompozit filmlerin üretimini gerçekleştirmektir. Tez çalışması kapsamında hem PLA ile selüloz malzemenin uyumunu sağlayabilmek hem de PLA'nın mekanik özelliklerini geliştirebilmek amacıyla selüloz nano kristalin yapılar 3-metakriloksi Propil Trimetoksisilan (ATS) ile silanlama ve stearik asit (SA) esterleşme yöntemleriyle modifiye edilmiştir. Modifiye SNK yapıların özellikleri, FTIR, XPS, XRD, TG/DTG analizleri ve temas açısı ölçümleriyle incelenmiştir. Her iki modifiye SNK yapı PLA matrisine takviyelendirici olarak eklenmiş ve çözücü döküm yöntemiyle kompozit filmler hazırlanmıştır. Hazırlanan filmlerin özellikleri; TGA, FESEM, temas açısı ve mekanik çekme analizleri kullanılarak belirlenmiştir. ats-SNK ve sa-SNK yapıların PLA matrise eklenmesiyle kompozit filmlerin mekanik çekme değerleri önemli derecede artmıştır. PLA ile kıyaslandığında, ağırlıkça %3 ats-SNK içeren kompozit filmlerin en yüksek çekme dayancı (18.8 MPa) gösterdiği belirlenmiştir.