PLA/PMMA/SiO2 nanokompozit sentezi: Isıl, mekanik ve biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BERRAK CANSU ÇİLEK KOÇAK
Danışman: Ayla Altınten
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Biyobozunur kompozitler, çevresel etkileri minimize eden ve doğada zararsız bir şekilde parçalanabilen önemli malzemelerdir, çağımızda ise sürdürülebilirlik açısından büyük bir potansiyele sahiptirler. Yapılan bu çalışmada da polimetil metakrilat (PMMA) polimerinin doğal eksikliklerini hafifletmek için biyobozunur polimer çeşidi olan polilaktik asit (PLA) ile karıştırılarak biyobozunur duruma gelmesi ve silika (SiO2) nano katkısı ile termal dayanımın ve mekanik özelliklerin arttırılması amaçlanmıştır. Deneysel çalışmada öncelikle emülsiyon polimerizasyonu yönetimi ile metil matakrilat (MMA) monomerinden PMMA sentezi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra kütlece %0, 2, 5 ve 10 oranlarında SiO2 nano parçacıkları ve kütlece 30:70, 50:50, 70:30 oranlarında PLA:PMMA kullanılarak in-situ ve çözelti harmanlama yöntemleri ile PLA/PMMA/SiO2 nanokompozitleri sentezlenmiştir. SiO2 kullanılmadan önce stearik asit (SA) ile modifiye edilmiştir. Emülsiyon polimerizasyonu sonrasında polimerlerin % monomer dönüşümleri ve viskozite ortalama molekül ağırlıkları belirlenmiştir. Hazırlanan nanokompozit malzemelerin; yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ışık mikroskobu ile incelenmiştir. Termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile karakterize edilmiştir. SiO2 katkılı nanokompozitlerin termal dayanıklılıklarının saf polimere kıyasla arttığı gözlenmiştir. Ayrıca sentezlenen nanokompozitlerin mekanik özellikleri Shore-D sertlik ve çekme testleri ile incelenmiştir. Shore-D analizine göre nanokompozitlerin sertlik değerlerinin PLA:PMMA oranından etkilendiği ve PLA oranı arttıkça sertlik değerinin azaldığı gözlenmiştir. Eklenen SiO2 ise PLA'nın hidrolitik bozunmasına sebep olarak sertlik değerini düşürmüştür. Ancak PMMA miktarına bağlı olarak sertlik değerindeki düşüş miktarının azaltılabileceği görülmüştür. Çekme testi verilerine göre PMMA miktarı arttıkça malzemenin maksimum çekme mukavemeti ve kopma yükü artmaktadır. SiO2'nin malzemenin tokluğunu arttırdığı ve malzemeye sünek davranış kazandırdığı görülmüştür. Biyobozunurluk özelliklerinin incelenmesi için biyolojik ve enzimatik bozunma analizleri gerçekleştirilmiştir. Biyolojik bozunma için kaktüs toprağı ve humuslu toprağa gömülen, kütle kaybı tayini ile biyobozunurluğu ölçülen numunelerin ayrıca gömme işlemi öncesinde ve bozunma sürecinde ışık mikroskobu görüntüleri ile yapısal incelemesi de gerçekleştirilmiştir. Kaktüs toprağının humuslu toprağa göre daha iyi bir bozunma ortamı oluşturduğu ve PLA oranı fazla olan numunelerin daha yüksek yüzde kütle kaybı oranlarına sahip olduğu gözlemlenmiştir. Enzimatik bozunma çözeltisinde lipaz enziminin biyobozunurlu hızlandırdığı gözlenmiştir. Her iki bozunma içinde SiO2 katkısının artmasıyla birlikte % kütle kaybı oranlarında da artış eğilimi belirlenmiştir.