Çeşitli fosfor bileşiklerinin farklı polimer matrislerinde antioksidant performanslarinin incelenmesi

Abstract

Polimerlerde oksidasyon ısı, ışık, oksijen, basınç gibi birden çok etkenin varlığında kolaylıkla başlayabilen ve müdahale edilmediği sürece devam ederek polimerlerin kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerinin bozulmasına yol açan, kullanım ömrünü kısaltan ve okside olmuş polimer ile temas eden canlı hücrelere zarar veren reaksiyonlardır. Bu nedenle polimer endüstrisinde oksidasyon problemleriyle çok sık karşılaşılmaktadır. Günümüz teknolojisinde geliştirilen katkı maddeleri ile oksidasyon kaynaklı problemler en aza indirilmiş olsa da, alternatif kaynaklara yönelim ile birlikte ve doğal kaynaklı antioksidan bileşiklerine olan ilgi de giderek artmaktadır. Düşük Yoğunluklu Polietilen (AYPE) ve Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) terpolimeri, plastik endüstrisinde oldukça yüksek miktarlarda kullanılan hammaddelerdir. Bununla birlikte doğal kaynaklara olan eğilimin artışıyla doğal kaynaklı bir polimer olan Poli(laktik asit)'in (PLA) kullanımı da giderek artmıştır. Poli(laktik asit) son yıllardaki teknolojik gelişmeler ile birlikte sıklıkla kullanılan ve biyomedikal uygulamalarda biyouyumluluk nedeniyle tercih edilen bir polimerdir. AYPE, ABS ve PLA, diğer polimerler gibi oksidasyon etkisi altında kullanım ömürleri azalan malzemelerdir. Antioksidan özellik içeren kimyasallar, serbest radikallerin zararlı etkilerini, yapılarındaki fazla elektronları vererek sönümleyebilen bileşiklerdir. Bu nedenle antioksidanlar hem insanlar için sağlıklı bir besin kaynağı, hem de polimerler için bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bilimsel çalışmalarda alternatif antioksidanlara ve genel eğilime bağlı olarak da biyolojik esaslı antioksidanlara, düşük maliyet ve biyo-uyumluluk özellikleri nedeniyle ilgi artmaktadır. Bu çalışmada laboratuvarda sentezlenen fosfor bileşikleri ile biyo-kaynaklı bileşikler antioksidan katkısı olarak seçildi ve ticari antioksidan bileşikleriyle karşılaştırmalı performans değerlendirmeleri yapıldı.Örneklerin hazırlanması için 16 mm vida çapı ve L/D oranı 35 olan eş yönlü çift vidalı ekstruder, uygun vida hızı ile uygun kovan ve kalıp sıcaklığı ile kullanılmıştır. Hazırlanan örneklerin antioksidan performansları, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak Oksijen Indükleme Süresi (OIT) analizi ile belirlendi. Ayrıca bileşiklerin mekanik özellikler üzerindeki etkilerini incelemek için uzama ve çekme dayanım testleri de örnekler üzerine uygulandı.

Oxidation process is a very powerful chemical reaction presence of heat, light, oxygen and pressure that produce harmful free radicals can damage to the cells in living organism or the chains and can deterioration physical, mechanical and chemical properties in all polymer matrices. Therefore, polymer oxidation problems are being encountered frequently in polymer industry. Low density polyethylene (LDPE) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) terpolymer are the raw materials which used in relatively high amounts in the plastic industry. However, with the increasing trend for using natural recources, it is increasing the use of natural sourced Poly(lactic asit). Polylactic acid (PLA) is often used in conjunction with technological advances in recent years, and it is the preferred polymer due to its biocompatibility in biomedical applications. Life times of LDPE, ABS, and PLA decreases under oxidation effect like other polymers.Polylactic acid (PLA) is a commonly used material in polymer applications recent years. In order to prevent of devastating effect of oxidation reactions, antioxidants were performed a very important role in both living organisms and polymers.Antioxidants can scavenge free radicals by donating electrons to them and changing harmless forms. Hence antioxidants are widely used both in dietary supplements for humans and in additives for polymers. Studies on more effective, economic and bio-based antioxidants were drew interest due to provide desired effects. In this study lab-synthesized various phosphorous compounds and bio-based compounds were investigated as antioxidant. Different commercial type of antioxidants were also used for comparison of performances in polymers. Preparation of samples were achieved by using co-rotating intermeshing twin screw extruder (16 mm, L/D ratio:35) under constant suitable rate at suitable temperature profile according to melting and degradation points of polymers.Antioxidant performances of all compounds were evaluated by determination of oxygen induction times (OIT) of obtained homogenous, well mixed samples with DSC equipment. Mechanical test such as tensile strenght and elongation test were also performed in order to expose of effects of antioxidant additives to mechanical properties.