Nişasta bazlı biyoplastik malzemeler

Abstract

Bu tez çalışmasında mısır nişastasından biyoplastik üretimi, kondenzasyon polimerleşmesi ile gerçekleştirildi. Mısır nişastasını biyoplastik bir malzeme haline getirebilmek için gliserin gibi doğal bir pekiştirici kullanıldı. Biyoplastik malzemenin mukavemeti içerisine karbon fiber, titanyumdioksit ve nanokil ilave edilerek, malzemenin karakterizasyonları FTIR-ATR, SEM, EDX, TGA-DTA ve eğilme-basınç deneyleri ile gerçekleştirildi. Biyopolimerler, canlı organizmalar tarafından üretilen yeni nesil polimerler sınıfından olup selüloz, protein, DNA, RNA, peptidler, nişasta ve kitin gibi malzemeler örnek olarak verilebilir. Biyopolimer olarak adlandırılan maddelerin çevreye zarar vermeden ambalaj sanayinde kullanılabileceği literatür bilgilerine dayanarak bu çalışmamızda göstermek en büyük amacımızdır. Plastikler, çok sağlam malzemeler olarak bilinen ve farklı yöntemlerle elde edilip, eksrüder gibi cihazlarla kolayca şekillendirilebilen, diğer birçok malzemeden daha hafif ve daha ucuz olan malzemelerdir. Son yıllarda biyoplastik olarak bilinen malzemeler ise yenilenebilen hammaddelerden yapılan yenilikçi plastiklerdir. Bazı mikroorganizmalar toprağa karışan biyoplastik içindeki nişastaya ulaşmak için enzim salgılayarak plastiği parçalamaktadır. Bu nedenle çevre dostu malzemeler olarak söylenebilir. Günümüzün en büyük problemlerinden biri olan çevre kirliliği bu malzemelerle önlenmiş olabilir. Nişasta haricinde selüloz, naylon, lignin, polietilen, polilaktik asit, polipropilen ve Polihidroksialkanatlar (PHA) gibi polimerler de biyoplastik üretimi için biyolojik olarak sentezlenmeye başlanmıştır. Mısır nişastasından başlayarak elde ettiğimiz biyoplastik malzemeye göre karbon fiber, titanyum dioksit ve nanokil ile katkılanmış kompozit malzemelerin termal ve mekanik açıdan daha üstün oldukları tespit edilmiştir. Ambalaj sektöründe bu tür kompozitlerin kullanılabileceği görülmüştür.

In this thesis, bioplastic production from corn starch was carried out by condensation polymerization. A natural enhancer such as glycerin was used to make the corn starch into a bioplastic material. Carbon fiber, titanium dioxide and nanoclay were added to improve the strength of the bioplastic materials. The characterizations of the bio-materials were made by FTIR-ATR, SEM, EDX, TGA-DTA and bending-pressure experiments. Biopolymers are a new generation of polymers produced by living organisms, examples of which are cellulose, protein, DNA, RNA, peptides, starch and chitin. The main aim of this study is to show bioplastics used as a package material in industry but it does not show harmful effect on the environment. Plastic materials which are known as very robust, lighter and cheaper materials than the others. Bioplastics can be formed by different methods and can be easily shaped via extruders. The materials known as bioplastic in recent years are innovative plastics made from renewable raw materials. Some microorganisms secrete enzymes to break down the plastic in order to reach the starch in the bioplastic involved in the soil. For this reason, it can be said as eco-friendly materials. One of today's biggest problem is the environmetal pollution that have been prevented by these materials. In addition to starch, polymers such as cellulose, nylon, lignin, polyethylene, polylactic acid, polypropylene and polyhydroxyalkanes (PHA) have also begun to be biologically synthesized for bioplastic production. According to the bioplastic material obtained from starch of corn, other materials such as carbon fiber, titanium dioxide and nanoclay were used to dopant material in bioplastic to enhance the thermal and mechanical properties of polymers. It has been seen that such composites can be used in the packaging sector.