Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bartın Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Deniz Aydemir
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Bu çalışmada Polihidroksibütirat (PHB) biyopolimerine maleik anhidrit (MA) aşılanarak PHB-g-MA kopolimeri üretilmiş ve bu kopolimerin saf PHB' ye ilave edilmesiyle PHB' nin morfolojik yapısının iyileştirilerek kırılganlığının azaltılması amaçlanmıştır. Literatüre bakıldığında farklı polimerlerin MA ilavesi ile morfolojik yapılarının iyileştirilerek mekanik özelliklerinde istenen iyileşmelerin sağlandığı görülmektedir. MA aşılaması sonrasında birçok polimerin (polipropilen, polietilen gibi) dayanım, renk soğurması, adezyon, hidrofiliklik ve antistatik özellikleri gibi özelliklerinin iyileştiği görülmüştür. Bu bağlamda çalışmamızda benzoil peroksit (BPO) varlığında PHB zincirleri kırılarak bu zincirlere MA aşılanması yapılmıştır. Kopolimer (PHB-g-MA) üretiminde %5 ve %10 oranında MA mikrodalga (MW) ve ekstrüder (Ext) aşılama yöntemleri kullanılarak, bu yöntemler arasındaki verimlilik araştırılmıştır. PHB-g-MA aşı polimeri üretiminde kullanılan metotlar içerisinde ekstrüder yöntemiyle elde edilen aşı polimerlerinin aşılama oranlarının daha yüksek çıktığı görülmüştür. PHB-g-MA ilaveli PHB karışımların ve CNC ilaveli nanokompozitlerin hazırlanmasında Aysa Instruments marka çift vidalı ekstrüder kullanılmıştır. Karışımlar ve nanokompozitler BOY 22A marka enjeksiyon kalıplama makinesi kullanılarak üretilmiştir. PHB' ye PHB-g-MA ilavesiyle karışımların morfolojik yapılarında ve mekanik özelliklerinde iyileşme olduğu görülmüştür. XRD sonuçlarına bakıldığında MA ilavesiyle saf PHB' nin kristalinitelerinin arttığı görülmüştür. DSC sonuçlarına göre PHB-g-MA ilavesiyle erime (Tm) ve kristalleşme (Tc) sıcaklık değerlerinde anlamlı bir fark görülmemiştir. PHB-g-MA ilavesiyle depolama ve kayıp modülünün iyileştiği ve karışımların tan delta değerlerinin birbirine benzer olduğu görülmüştür. Reolojik özelliklerde, frekans değerleri arttıkça PHB ve PHB-g-MA takviyeli karışımların depolama ve kayıp modüllerinin arttığı görülmüştür. PHB-g-MA kopolimerleri içerisinde mikrodalga yöntemiyle elde edilen PHB-g-%5-MA ilaveli karışımların özellikle mekanik özelliklerinin daha iyi olduğu görülmüştür. Bu nedenle çalışmanın ikinci basamağı olan kristalin nano selüloz (CNC) ilaveli nanokompozit üretiminde bu kopolimer kullanılmıştır. %1,5 ve %3 PHB-g-MA ve %0,125, %0,25 ve %0,5 CNC kullanılarak nanokompozitler hazırlanmıştır. Bu adımda PHB' ye MA ilavesinin PHB-CNC kompozitleri üzerine etkileri incelenmiştir. PHB-g-MA ve CNC ilavesi PHB' nin mekanik özeliklerini olumlu yönde etkilemiştir. PHB-g-MA kopolimerinin eklenmesiyle genellikle CNC lifleri polimer içerisinde homojen olarak dağılmıştır. DSC sonuçlarına göre örneklerin Tm ve Tc değerlerinde neredeyse hiçbir değişiklik olmağı görülmüştür. PHB-g-MA+CNC ilavesiyle depolama ve kayıp modüllerinin arttığı görülmüştür. XRD sonuçlarına bakıldığında PHB-g-MA+CNC ilavesiyle kompozitlerin kristalinitelerinin azaldığı görülmüştür. PHB ve kompozitlerin depolama ve kayıp modülleri frekans değeri arttıkça artış göstermiştir. PHB-g-MA takviyesinin PHB' nin biyodegrasyon özelliğini iyileştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Yapılan mantar testinde saf PHB' de PHB-g-MA takviyeli karışımlara göre daha az büyüme meydana geldiği görülmüştür. Yaşlandırma testi sonrası SEM görüntülerine göre PHB-g-MA-MW karışımlarında PHB-g-MA-Ext karışımlarına göre yaşlandırma sonrasında yüzeyde meydana gelen deformasyonun daha az olduğu görülmüştür. PHB-g-MA ilaveli karışımların yüzeylerinin daha düz ve pürüzsüz olduğu görülmektedir. Yüksek oranda MA içeren PHB-g-MA ilaveli karışımların renk kararlılığının arttığı görülmüştür. PHB-g-MA ve CNC ilavesiyle PHB' nin biyodegrasyon özelliğinin iyileştiği söylenebilir. Saf PHB ve PHB-g-MA+CNC katkılı kompozitler kıyaslandığında saf PHB' de kompozitlere nazaran daha fazla bir mantar büyümesi görülmüştür. PHB-g-MA+CNC ilavesinin dış ortam şartlarına karşı dayanımını arttığı görülmüştür. PHB-g-MA ve CNC oranı arttıkça yüzeyde çatlakların ve deformasyonların azaldığı görülmüştür. PHB-g-MA+ CNC oranı arttıkça kompozitlerin renk kararlılığı artmaktadır. Yüzey pürüzlülük değerlerine bakıldığında PHB-g-MA+CNC ilavesiyle yüzey pürüzlülük değerlerinin azaldığı ve böylece daha pürüzsüz yapıda kompozitler elde edildiği görülmektedir. DMA sonucuna göre CNC ilavesiyle uzun süreli dış ortam şartlarına maruz kalan kompozitlerin PHB-g-MA takviyeli karışımlara nazaran daha dayanıklı olduğu söylenebilir.