BİYOPOLİOL BAZLI POLİÜRETAN YARI SERT KÖPÜKLERİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Gülşah Balamut
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet Murat Özmen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Büyüyen çevresel sorunlarla birlikte, çevreye uyumlu ve doğal kimyasalların kullanılmasına duyulan ihtiyaç gittikçe artmaktadır. Bu çerçevede yapılan sürdürülebilirlik çalışmaları petrol bazlı ürünlerin kullanımının kısıtlanmasını amaçlamaktadır. Sentetik kimyasallar yerine biyokaynaklar kullanılarak çeşitli materyallerin üretilmesi üzerine yapılan araştırmalar, ticari olarak en çok kullanılan polimer ailelerinden biri olan poliüretanlar üzerine yoğunlaşmıştır. Poliol ve izosiyanat poliüretan köpük üretiminde kullanılan iki önemli bileşendir. Bu tezde, sentetik poliol yerine, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen biyopoliol kullanılarak yarı-sert poliüretan köpük üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç için, soya yağı, hint yağı, tall yağı ve biyosüksinik asit gibi farklı doğal kaynaklardan elde edilen biyopolioller kullanılmıştır. Köpük eldesi için tek bileşenli köpük (One Component Foam) (OCF) teknolojisi uygulanmıştır. Her bir biyopoliol değişik oranlarda denenerek elde edilen köpüklerin teknik özellikleri, sadece sentetik poliollerin kullanıldığı referans köpük numunesi ile karşılaştırmalı olarak ele alınmıştır. OCF teknolojisi, şişirici/itici gazlarla basınçlandırılmış bir kap içerisinde gerçekleşen prepolimer reaksiyonunu temel almaktadır. Burada oluşan prepolimerin karakterizasyonu, köpüğün uygulama esnasında göstereceği performans hakkında bilgi vermektedir. Bu durum göz önünde bulundurularak çalışmamızda, farklı biyokaynakların yarı-sert köpük özelliklerine etkilerini gözlemlemek amacıyla, köpüklerin içerdiği prepolimerler, ayrıca atmosferik ortamda ve oda sıcaklığında (25°C) sentezlenerek referans prepolimer numunesi ile mukayese edilmiştir. Hazırlanan prepolimerlerin yapısal ve termal karakterizasyonları FTIR-ATR, TGA ve DSC analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Köpüklerin karakterizasyonu için ise FTIR-ATR ve TGA analizleri ile birlikte, mekanik (basma dayanımı, boyut stabilitesi, yüzey kuruma süresi ve yoğunluk tayini) ile morfolojik (taramalı elektron mikroskobu (SEM)) testler yapılmıştır. Tüm örneklerde, seçilen yöntem ve ham maddeler ile poliüretan prepolimer sentezinin ve sonrasında yarı-sert köpük oluşumunun başarıyla gerçekleştiği, FTIR analizlerinde ortaya çıkan üretan bağlarına ait pikler sayesinde tespit edilmiştir. Biyopoliol bazlı poliüretan prepolimerler ve köpüklerin sentetik referans numunelerle birlikte termal analizleri yapılmıştır. Termogravimetrik analiz sonuçları biyopoliol kullanımının termal bozunmayı geciktirdiğini göstermiştir. %100 biyopoliollerle sentezlenen prepolimerlerin camsı geçiş sıcaklıkları (Tg), -33,4 °C olarak ölçülen sentetik prepolimerin Tg'si ile karşılaştırıldığında, Soya yağı ve hint yağı bazlı poliol kullanımının yapıyı esnekleştirdiği, biyosüksinikasit bazlı poliester poliol kullanımının ise, ester bağları sebebiyle yapıyı sertleştirdiği görülmüştür. Yarı-sert köpüklerin baskı dayanımları analiz edildiğinde; referans köpüğün, hacminin %80'nini sıkıştırmak için uygulanan baskıya karşı gösterdiği dayanım kuvveti, yaklaşık 0,26 MPa olarak ölçülürken, biyosüksinik asit bazlı poliester poliol kullanımı ile maksimum değere ulaşmıştır (0,84 MPa). Referans dahil tüm köpüklerin yoğunlukları 19-25 kg/m3 değerleri arasında ölçülmüştür. İyi bir köpük için gerekli olan boyut stabilitesi maksimum %5 değeri ile sağlanmıştır ve yüzey kuruma süresi hazırlanan tüm örneklerde 6-10 dk aralığında ölçülmüştür. %25 oranda biyopoliol kullanılan köpüklerin ve referans numunelerin hücre morfolojisinin SEM analizleri ile incelenmesi sonucunda, özellikle biyosüksinik asit bazlı poliester poliol kullanımının hücre boyutlarını küçülterek hücre morfolojisini düzenlediği görülmüştür. Tüm bu veriler, bu tez kapsamında çalışılan biyopolioller ile yarı-sert köpük üretimi yapılabileceğini göstermektedir. Referans alınan sentetik köpük özelliklerine en yakın değerler ise %25 oranda biyopoliol kullanılan köpüklerden alınmıştır. Böylece çalışmamız neticesinde %25 oranında kullanılan biyopoliollerin, OCF teknolojisi ile yarı-sert poliüretan köpük üretiminde performans kaygısı yaratmadan doğal ve sürdürülebilir bir kaynak oluşturduğunu ortaya çıkmıştır.