Polilaktik asit/ poli (stiren-ko-metil metakrilat)/ kil nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Dilan İSKENDER

Danışman: Ayla Altınten

Özet:

Son yıllarda çevre kirliliğinin hızlı artış göstermesiyle biyobozunur polimerlerin önemi; doğa dostu olması, yenilenebilir kaynaklardan elde edilmesi ve enerji verimliliği gibi birçok avantaja sahip olması sebebiyle artmıştır. Yapılan bu çalışmada Poli(stiren-ko-metil metakrilat) (P(St-ko MMA))’ya biyobozunur özellik katmak için Polilaktik asit (PLA), nano takviye malzemesi olarak halloysit nanotüp (HNT) ve bentonit kullanılmıştır. Deneysel çalışma; ön hazırlık, nanokompozit sentezi ve karakterizasyon olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Ön hazırlık aşamasında takviye malzemesi olarak kullanılan HNT ve bentonit tabakalar arasını açmak ve organik çözücü içerisindeki dağılımın iyileştirilmesi için HNT dimetil sülfoksit (DMSO) ile bentonit ise setil trimetil amonyum bromür (CTAB) ile modifiye edilmiştir. İkinci aşamada stiren ve metil metakrilat monomerleri, başlatıcı olarak potasyum persülfat (KPS), emülsiyon yapıcı olarak sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanılarak emülsiyon polimerizasyonu ile P(St-ko-MMA) kopolimeri, PLA/P(St-ko MMA)/HNT ve PLA/P(St-ko-MMA)/Bentonit nanokompozitleri ise in-situ ve çözelti harmanlama yöntemleri ile kütlece 30:70 ve 50:50 oranlarında PLA/P(St-ko-MMA) ve kütlece %5 ve %10 oranlarında takviye edici malzeme kullanılarak sentezlenmiştir. Son olarak üçüncü aşamada ise u ̈retilen kopolimer ve nanokompozitlerin yapı analizi Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), yapısal özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), termal özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ve mekanik özellikleri Shore D ile gözlemlenmiştir. Ayrıca sentezlenen kopolimer ve in situ yöntemi ile üretilen nanokompozitlerin % monomer dönüşümü ve viskozite ortalama molekül ağırlıkları belirlenmiştir. PLA’nın nanokompozitler üzerindeki biyobozunurluk etkisini görebilmek için ise oluşturulan plakalar humuslu ve kaktüs toprağına gömülmüş ve belirli sürelerde ölçüm alınarak kütle kaybı takip edilmiştir. Karakterizasyon sonuçlarından HNT ve bentonit katkılı nanokompozitlerde katkı malzemesinin artışı nanokompozitin termal ve mekanik dayanımı arttırdığı ancak nanokompozitlere katılan PLA’nın termal ve mekanik dayanımı negatif yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca PLA’nın nanokompozitlere biyobozunur o ̈zellik katarak doğada bozunmaya yardımcı olduğu ve yapıya katılan HNT ve bentonitin su tutma o ̈zelliğinden dolayı malzemenin su tutma özelliğini arttırarak biyobozunmayı hızlandırdığı sonucuna ulaşılmıştır. In-situ yöntemi ile üretilen nanokompozitlerin mekanik dayanım konusunda çözelti harmanlama ile elde edilenlere kıyasla daha iyi özellikler sergilediği fakat termal dayanım konusunda kullanılan nanokompozit sentez yöntemlerinin birbirine üstünlüğü olmadığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler : P(St-ko-MMA), PLA, bentonit, halloysit, polimerik nanokompozitler, kopolimerizasyon, biyobozunur polimer