Sürekli mikrodalga ortamında polilaktik asit sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Son yıllarda, çevresel sorunlar giderek ön plana çıkmaktadır. Doğada bozunma süreleri çok uzun olan plastik atıklar önemli bir kirlenme kaynağıdır. Buna bağlı ekolojik problemlerin çözümü için biyoplastikler, uygulanabilirlik bakımından büyük bir rol oynamaya hazırlanmaktadır. Poli(L-laktik asit) (PLLA) ise en yaygın olarak kullanılan biyobazlı plastiklerden biridir.PLLA, L-laktik asitin çözücüsüz direkt polikondenzasyonu (DMP) yöntemi veya L-laktidin halka açılma polimerizasyonu (ROP) yöntemi ile sentezlenebilir. ROP yöntemi DMP yöntemine göre daha kolay ve molekül ağırlığındaki artışı daha yüksek olduğu için endüstriyel olarak kabul edilmiş ve uygulanan bir yöntemdir. Ancak, L-laktid'ten PLLA sentezinde çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. DMP yönteminde ise istenilen yüksek molekül ağırlığına ulaşılmamaktadır. Bu nedenle, Gerek DMP gerekse ROP metodu ile PLLA sentezinde, enerji ihtiyacını azaltarak istenilen molekül ağırlığında ulaşmak için Mikrodalga (MW) ısıtma metodu gibi etkili metodlar araştırılmaktadır. Son yıllarda birçok araştırmacı, yüksek etkinlik ve homojen ısıtma özelliğinden dolayı MW teknolojisi üzerine yoğunlaşmışlardır.Bu tez çalışmasında; sabit ve sürekli MW gücü altında, izotermal şartlarda çalışabilen çok modlu (multimode) bir MW deney sistemi tasarlanarak, bu deney sisteminde DMP yöntemi ile PLLA'nın sentezi gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sonunda, enerji etkinliği, süre, ürün molekül ağırlığı ve ürünün özellikleri açısından geleneksel ısıtma (termal ısıtma, CH) yöntemiyle arasındaki farklar ortaya konulmuştur. Sonuç olarak; tez çalışmasıyla, MW destekli-polimerizasyon ile endüstriyel uygulanabilirliği olan PLLA sentezi hedeflenmiştir. Ayrıca, MW'nin kimyasal reaksiyonlar üzerinde var olduğu düşünülen `spesifik MW etkisi` nin de varlığı ve kaynağının ne olduğu üzerinde yeni yorumlar geliştirilmiştir.

In recent years, environmental problems increasingly come to the fore. Plastic waste degradation times are very long in nature is the important source of contamination. Accordingly, for the solution of ecological problems, bioplastics are prepared to play a major role in terms of applicability. Poly(L-lactic acid) (PLLA) is one of the most commonly used bio-based plastics. PLLA is synthesized by direct melt polycondensation (DMP) of L-lactic acid. Industrially, ring-opening polymerization (ROP) of L-lactide is adopted because it is easier to increase the molecular weight with ring-opening polymerization than with direct polycondensation. However, a lot of energy is needed for the synthesis of PLLA from L,lactide, Thus, to reduce the energy required for the production of PLLA, efficient methods to synthesize PLLA by direct polycondensation (DMP) or by ROP method are investigated such as Microwave (MW) heating method. In recent years, many researchers are focusing on microwave technology because of its high efficiency and homogeneous heating. In this Thesis, A multi-mode (multimode) MW reaction system which can work under constant, continuous MW power and isothermal conditions will be designed. Then, PLLA synthesis will be performed by direct DMP method in this MW system. In the final of reactions, Two methods will be compared in terms of energy efficiency, time, product molecular weight and properties of the product. In adddition that differences between conventional (thermal, CH) method and MW metods will be presented. Consequently, In this Thesis study, PLLA which was synthesized by MW-assisted polimerization is intended to be applicable industrial. Furthermore, new comments on the presence and source of `spesific MW effect ` which is thought to be on chemical reactions will be improved.