Geri Dön

Lignin as an antistatic additive for common polymers

Polimerler için antistatik katkı malzemesi olarak lignin

PDF İndir

  1. Tez No: 486724
  2. Yazar: TUTKU BEDÜK ASHIROVA
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BİLGE BAYTEKİN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Blok polimerler, Kraft lignini, Block polymers, Kraft lignin
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Statik elektriklenme ve yüzeylerde biriken yüklerin zararlı etkileri nedeniyle polimer, hava ve uzay, ilaç üretimi gibi endüstrilerde milyonlarca dolar zarara neden olan yaygın bir sorundur. Malzemelerin ya da polimerlerin, antistatik katkı malzemeleriyle katkılanması, bu problemi azaltabilir veya önleyebilir. Şimdiye kadar, kullanılan ürünü doğrudan iletken hale getiren antistatik katkı maddeleri, yüzeyde oluşan yükleri dağıtmak için kullanılıyordu. Bu malzemeler ürünü / kompoziti; doğrudan iletken yapabilen, metal ya da karbon tozu gibi malzemelerdir. Bir diğer yöntem ise; yüzey nemini artıran katkı malzemeleri (iyonlar gibi) kullanarak yüzey yüklerini azaltmaktır. Fakat katkılama yapılan malzemeler genellikle katkı maddelerinin yüksek konsantrasyonları sebebiyle doğal özelliklerini (ör. mekanik özellikler gibi) kaybederler. Bu soruna daha evrensel bir çözüm sağlamak ve katkılama sonrası malzemenin doğal özelliklerinde meydana gelen değişiklikleri önlemek için, uzun yıllardır tartışılan statik yük oluşum mekanizması açıklığa kavuşturulmalıdır. Son zamanlarda mekanizma üzerinde yapılan çalışmalar, elektrik ile yüklenen malzemeler üzerindeki yük oluşumunun arkasındaki ana mekanizmanın, yüzeylerde bağ kırılması sebebi ile, mekanoanyon, mekanokatyon, mekanoradikal aktif uçlarının oluştuğunu göstermektedir. Mekanokatyon ve mekanoanyonlar yüzeydeki yüklenmeye sebep olurken, mekanoradikaller ise yüzeydeki bu yüklenmenin sabitlenmesini sağlar. Buradan yola çıkılarak daha sonra, katkı malzemesi olarak radikal tuzaklayıcı antioksidanlar ile mekanoradikallerin ortamdan uzaklaştırılması ve yüzeydeki yüklenmenin azaltılması sağlanabilmiştir. Bu yöntem ile polimer malzemenin diğer özellikleri (elektrik ve mekanik özellikler)korunarak malzemeye antistatik özellik kazandırılabilmiştir. Fakat yine de kullanılan tuzaklayıcıların maliyeti nedeniyle bu yeni yöntem endüstriye uygulanamamaktadır. Bu çalışmada, genel kullanım polimerlerine antistatik özelliği kazandırmak için kullandığımız radikal tuzaklayıcı antioksidan madde, uygun fiyatı, yılda milyonlarca ton üretimi ve genel polimerler için pratik kullanımı ile yukarıda anlatılan yöntemi uygulamada da pratik hale getirecek lignindir. Lignin dünyada en yaygın olarak bulunan ikinci polimerdir. Antioksidan özelliklere sahip olduğundan, yaygın polimerler için antistatik bir katkılama maddesi olarak iyi bir adaydır. Çalışmamızda, genel kullanım polimerlerinin iki türü olan elastomer (silikon kauçuğu) ve termoplastik (PE, PP, PVC) içine (fındık kabuğundan izole edilmiş) lignin katkılanıp, ligninin polimerlere antistatik özelliği kazandırdığı dokunma elektriklenmesi ile elektriklenmiş polimerlerin net yük ölçümleriyle gösterilmektedir. Bu ölçümlere göre ligninin konsantrasyonu artırıldığında ya da parçacık büyüklüğü azaltıldığında, yani radikal tuzaklayıcısı lignin grupları olan OH grupları artırıldığında (bu artış, 31P-NMR ile kanıtlanmaktadır), polimerler daha az elektrik yükü barındırabilmektedirler. Lignin katkılanan polimerlerin göstermekte olduğu bu antistatik özelliğin radikal tuzaklayıcı mekanizma ile olduğu ve polimerin iletkenliğinin artmasından dolayı olmadığı da çalışmada gösterilmiştir. Sonuç olarak, polimerleri ucuz ve kolaylıkla elde edilebilen lignin ile katkılayarak, yılda milyonlarca ton üretilen, genel kullanım polimerleri üzerinde elektrostatik yük birikiminin önlenmesi için daha evrensel, çevre dostu bir yöntem sunmaktayız.

Özet (Çeviri)

Static electricity is a common phenomenon that can causes million-dollar loses in industries such as polymer, air and space, and drug manufacture due to the detrimental effects of electrostatic discharge of the accumulated charges on surfaces. Doping of the materials, i.e. polymers, with antistatic agents can reduce or prevent these problems. So far, the antistatic additives used were chosen to make the final material/composite conductive to dissipate the surface charges, by either directly doping with conductive materials (e.g. metals or carbon powder), or by doping with additives (e.g. ions) to increase surface humidity. The doped materials usually lose their inherent properties such as the mechanical properties because of the high concentrations of the additive. To provide a more universal solution to this problem and avoid the changes in the material properties after doping, the mechanism of static charge formation, which has been on debate for many years, should be clarified. Recent studies of our group and others have shown that the main mechanism behind the charge formation on electrified (polymer) materials is the bond-breakages on the surfaces of the materials, which lead to mechanoanion, mechanocation, mechanoradical active ends. The former two accounts for the charge on the surfaces and, as we have shown, the latter group (mechanoradicals) stabilizes the charged species. Previously, in our group, it was shown that by removing the mechanoradicals with radical scavenger antioxidants one can destabilize the charges – doping with antioxidants makes materials antistatic. However, the scavenger antioxidants we had used in this example to show the antistatic behavior were far from being practical in use for general polymers -that are produces in millions of tons per year- because of their individual prices. Lignin is the world's second most abundant polymer. It has antioxidant properties, so it is a good candidate as anantistatic agent for common polymers. In this study we assess the lignin's antistatic action by doping it into common polymers - elastomers (silicon rubber) and thermoplastics (PE, PP, PVC), and comparing the accumulated net charge on the doped and undoped polymers upon contact electrification. It was shown that the increase in lignin concentration and decrease in particle size of the lignin enhances the antistatic property in the polymers, due to an increase in radical scavenging OH groups, as verified by 31P-NMR analysis. We certify that the antistatic property is because of the radical scavenging action and not by increase in the surface conductivity. By doping polymers with cheap and abundant lignin, we provide a more universal, environment-friendly method for preventing electrostatic charge accumulation on common polymers, which are produced in millions of tons per year.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    574304

    Charge dissipation mechanism of low-cost antistatic additive lignin in contact charged polymers

    Dokunma ile elektriklenen polimerlerde düşük maliyetli antistatik katkı malzemesi olarak kullanılan ligninin yük sönümleme mekanizması

    MERTCAN ÖZEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLGE BAYTEKİN

  2. Tez No

    971048

    Lignin/politiyofen (Lİ/PTH) kompozitinin sentezi, karakterizasyonu ve adsorbant olarak kullanımının araştırılması

    Synthesis, characterization and investigation of the usage as an adsorbent of lignin/polythiophene (Li/PTh) composite

    OĞULCAN ÇATALKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Mühendislik BilimleriBurdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi

    Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SONGÜL ŞEN GÜRSOY

  3. Tez No

    1001555

    Comparative performance of novel lignin-based and commercial iron fertilizers in soybean as affected by application method: Foliar, soil and nutrient solution

    Soya fasulyesinde yeni lignin bazlı ve ticari demir gübrelerinin yapraktan, topraktan ve besin çözeltisinden uygulamalarda karşılaştırmalı performansı

    ZEHRA SENA BEHRAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    BiyoteknolojiGebze Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT BARIŞ KUTMAN

  4. Tez No

    694393

    Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications

    Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma

    EDA YARSUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ

  5. Tez No

    795627

    Evaluation of organic waste materials as bio-polymeric admixtures in cement based composite mortars

    Organik atik malzemelerin biyo-polimerik katki olarak çimento bağlayicili kompozit harçlarda değerlendirilmesi

    ŞEVKET ONUR KALKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LÜTFULLAH GÜNDÜZ

Geri Dön