Yıldız-Şekilli Poli(L-Laktik Asit) Nanokompozitlerin Yerinde Polimerizasyon Yöntemiyle Hazırlanması ve İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 13 Sayı: 2, 631 - 642, 31.08.2020

Naile Karakehya , Ceyda Bilgiç

https://doi.org/10.18185/erzifbed.699409

Öz

Poli(L-laktik asit) (PLLA) bir diğer adıyla poli(L-laktit), yenilenebilir kaynaklardan üretilen biyobozunur termoplastik bir polimerdir. Bu çalışmada çeşitli nano-dolgu maddeleri kullanılarak in-situ (yerinde) polimerizasyon yöntemi ile üç farklı PLLA nanokompozit hazırlanmıştır. Poli(L-laktik asit), L-laktit halka açılma polimerizasyonu ile elde edilmiştir. Başlatıcı olarak pentaeritritol, katalizör olarak kalay-2-etilheksanoat (Sn(Oct)2) kullanılarak yıldız-şekilli PLLA sentezlenmiştir. Dolgu maddeleri sisteme katalizör ekleme aşamasında katılmıştır. Kullanılan nano-seviyedeki dolgu maddeleri nanokristal selüloz (NCC), organo-montmorillonit (OMMT) ve çok duvarlı karbon nanotüptür (CNT). Ağırlıkça %2 dolgu maddesi içeren nanokompozitlerin ısıl özellikleri termogravimetrik analiz (TGA) ile incelenmiştir. Yüzde 5 ve yüzde 50 ağırlık kaybı ve maksimum ağırlık kaybı sıcaklıkları ve 500 °C’deki çar miktarı belirlenmiştir. Ayrıca hazırlanan nanokompozitlerin kristal yapısı X-ışını kırınım (XRD) yöntemiyle incelenmiştir. Bu çalışmada elde edilen saf PLLA’in ısıl bozunma sıcaklık aralığı 250-300 °C’dir ve bozunma iki adımda gerçekleşmektedir. Saf PLLA ve PLLA nanokompozitler 220 °C’ye kadar ısıl kararlılıklarını korumaktadırlar.

Anahtar Kelimeler

poli(laktik asit), yerinde polimerizasyon, nanokompozit, XRD, TGA

Destekleyen Kurum

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi

Proje Numarası

201544004, 2015-555

Kaynakça

• Alexandre, M., Dubois, P., 2000. “Polymer-layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials”, Materials Science and Engineering, 28, 1-63.
• Arvanitoyannis, I., Nakayama, A., Kawasaki, N., Yamamoto, N., 1995. “Novel star-shaped polylactide with glycerol using stannous octoate or tetraphenyl tin as catalyst: 1. Synthesis, characterization and study of their biodegradability”, Polymer, 36(15), 2947-2956.
• Das, K., Ray, D., Banerjee, I., Bandyopadhyay, N.R., Sengupta, S., Mohanty, A.K., Misra, M., 2010. “Crystalline morphology of pla/clay nanocomposite films and its correlation with other properties”, Journal of Applied Polymer Science, 118, 143-151.
• Finne, A., Albertsson, A.-C., 2002. “Controlled Synthesis of Star-Shaped L-Lactide Polymers Using New Spirocyclic Tin Initiators”, Biomacromolecules, 3, 684-690.
• Gazzotti, S., Farina, H., Lesma, G., Rampazzo, R., Piergiovanni, L., Ortenzi, M.A., Silvani, A., 2017. “Polylactide/cellulose nanocrystals: The in situ polymerization approach to improved nanocomposites”, European Polymer Journal, 94, 173-184.
• Kaczmarek, H., Nowicki, M., Vuković-Kwiatkowska, I., Nowakowska, S., 2013. “Crosslinked blends of poly(lactic acid) and polyacrylates: AFM, DSC and XRD studies”, Journal of Polymer Research, 20, 91-103.
• Kaewpirom, S., Worrarat, C., 2014. “Preparation and Properties of Pineapple Leaf Fiber Reinforced Poly(lactic acid) Green Composites”, Fibers and Polymers, 15, 1469-1477.
• Kang, H., Li, Y., Gong, M., Guo, Y., Guo, Z., Fang, Q., Li, X., 2018. “An environmentally sustainable plasticizer toughened polylactide”, RSC Advances, 8, 11643-11651.
• Karakehya, N., Bilgiç, C., 2014. “Surface characterisation of montmorillonite/PVC nanocomposites by inverse gas chromatography”, International Journal of Adhesion and Adhesives, 51, 140-147.
• Karakehya, N., Bilgiç, C., 2019. “Preparation of nanocrystalline cellulose from tomato stem and commercial microcrystalline cellulose: a comparison between two starting materials”, Cellulose Chemistry and Technology, 53, 993-1000.
• Khoo, R.Z., Ismail, H., Chow, W.S., 2016. “Thermal and Morphological Properties of Poly (lactic acid)/Nanocellulose Nanocomposites. Procedia Chemistry”, 19, 788-794.
• Kim, S.H., Han, Y.-K., Ahn, K.-D., Kim, Y.H., Chang, T., 1993. “Preparation of star-shaped polylactide with pentaerythritol and stannous octoate”, Macromolecular Chemistry and Physics, 194, 3229-3236.
• Lee, S. H., Kim, S.H., Han, Y.K., Kim, Y.H., 2001. “Synthesis and degradation of end‐group‐functionalized polylactide”, Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 39, 973- 985.
• Liu, D.Y., Yuan, X.W., Bhattacharyya, D., 2012. “The effects of cellulose nanowhiskers on electrospun poly(lactic acid) nanofibres”, Journal of Materials Science, 47(7), 3159-3165.
• Lopes, M.S., Jardini, A.L., Filho, R.M., 2014. “Synthesis and Characterizations of Poly (Lactic Acid) by Ring-Opening Polymerization for Biomedical Applications”, Chemical Engineering Transactions, 38, 331-336.
• Ma, P., Jiang, L., Ye, T., Dong, W., Chen, M., 2014. “Poly melt free-radical grafting of maleic anhydride onto biodegradable poly(lactic acid) by using styrene as a comonomer”, Polymers, 6(5), 1528-1543.
• Pan, M., Shi, X., Li, X., Hu, H., Zhang, L., 2004. “Morphology and properties of pvc/clay nanocomposites via in situ emulsion polymerization”, Journal of Applied Polymer Science, 94, 277-286.
• Park, S.G., Hay, A.A., Lim J.K., 2015. “Biodegradable Poly(Lactic Acid)/Multiwalled Carbon Nanotube Nanocomposite Fabrication Using Casting And Hot Press Techniques”, Archives of Metallurgy and Materials, 60(2), 1557-1559.
• Pavlidou, S., Papaspyrides, C.D., 2008. “A review on polymer–layered silicate nanocomposites”, Progress in Polymer Science, 33, 1119-1198.
• Silverajah, V.S.G., Ibrahim, N.A., Yunus, W.M.Z.W., Hassan, H.A., Chieng, B.W., 2012. “A Comparative Study on the Mechanical, Thermal and Morphological Characterization of Poly(lactic acid)/Epoxidized Palm Oil Blend”, International Journal of Molecular Sciences, 13, 5878-5898.
• Srisa-ard, M., Baimark, Y., 2010. “Effects of arm number and arm length on thermal properties of linear and star-shaped poly(D,L-lactide)s”, Journal of Applied Sciences, 10(17), 1937-1943.
• Teng, L., Xu, X., Nie, W., Zhou, Y., Song, L., Chen, P., 2015. “Synthesis and degradability of a star-shaped polylactide based on L-lactide and xylitol”, Journal of Polymer Research, 22(5), 1-7.
• Thakur, V.K., Thakur, M.K., 2014. “Processing and characterization of natural cellulose fibers/thermoset polymer composites”, Carbohydrate Polymers, 109, 102-117.
• Zaidi, L., Kaci, M., Bruzaud, S., Bourmaud, A., Grohens, Y., 2010. “Effect of natural weather on the structure and properties of polylactide/Cloisite 30B nanocomposites”, Polymer Degradation and Stability, 95, 1751-1758.
• Zhang, H., Huang, J., Yang, L., Chen, R., Zou, W., Lina, X., Qu, J., 2015. “Preparation, characterization and properties of PLA/TiO2 nanocomposites based on a novel vane extruder”, RSC Advances, 5(6), 4639-4647.
• Zhou, Y., Lei, L., Yang, B., Li, J., Ren, J., 2018. “Preparation and characterization of polylactic acid (PLA) carbon nanotube nanocomposites”, Polymer Testing, 68, 34-38.