Mısır Koçanı Ksilanından Mikro/nanokompozit Eldesi

Abstract

Yağ ve nişasta üretiminde atık olarak çıkan mısır koçanın %25-30’unu ksilan oluşturur. Çalışmamızın ilk aşamasında; birçok endüstriyel uygulama alanı olan doğal bir polimer olan ksilan, mısır koçanından alkali peroksitli ortamda ekstraksiyonu ile kuru koçanın ağırlıkça %20-22’si kadar ksilan izole edilebildi. İkinci aşamada montmorillonitik kil taneciklerinin birim hücre aralarını açarak killerin polimerle etkileşmelerini arttırmak amacıyla; kullanılacak olan ksilan biyopolimerinin aktif hidrojenleri ile dimetil amin ve formaldehit kullanılarak Mannich reaksiyonla aminometil sübstitüsyonu yapıldı. Sonuçlar kondenzasyonun karbon üzerindeki hidrojenler yerine oksijen üzerindeki hidrojenler ile gerçekleştiğini gösterdi. Çalışmanın son aşamasında ksilan ve kil kullanılarak mikro/nanobiyokompozit elde edilmesinde iki farklı yöntem kullanıldı. Çözeltide dağıtma yönteminde ham ksilan dispersiyonuna ve farklı pH değerlerindeki dispersiyonlara olmak üzere iki farklı sistem kullanılarak, ksilan matrisinin içine düzgün olarak dağıtılan kil, mikro boyutta (tabakalanmış nanokompozit-intercalated) olmasına rağmen özellikle termal özelliklerinde iyileşme sağladı. Yerinde polimerizasyon yönteminde ise nanokompozitler, akrilonitrille ham ksilan ya da modifiye ksilan kullanarak olmak üzere iki farklı sistem kullanılarak, polimer sentezi sırasında montmorillonitik kilin ilave edilmesiyle oluşturuldu. Bu yöntemde model polimerizasyon reaksiyonu olarak X- PAN polimerinin elde edildiği şartlar uygulanarak (yapraklanmış nanokompozit- exfoliated) poliakrilonitril/kil kompozitleri elde edildi. Mikro/nanobiyokompozit elde edilmesinde kullanılan yerinde polimerizasyon yöntemi, çözeltide dağıtma yöntemine göre çok daha iyi reolojik, termal ve morfolojik özelliklerinde gelişmeler oluşturdu. Nano boyutta güçlendirmenin malzemenin özellikleri üzerinde çok etkili olduğu sonucuna varıldı.

Xylan consists of 25-30% of corn cob, which is a waste of oil and starch production. First part of our study is related with extraction of xylan from cob with high yields using alkaline peroxide treatment. Xylan was isolated in a ratio of 20-22% of dry corn cob. In the second stage, xylan was modified by Mannich reaction in order to increase the interaction between montmorillonitic clay and xylan. Mannich reaction was performed using xylan, dimethyl amine and formaldehyde. Results showed that the condensation was performed on hydrogen with oxygen instead of hydrogen on carbon. Last part of the study covers micro/nanobiocomposites synthesized using xylan and clay with solution dispersion method and in situ polymerization method In Solution Dispersion Method micro/nanobiocomposite was obtained with two different methods such as adding montmorillonitic clay to raw xylan dispersion and adding to dispersions with different pH values. Although Clay was uniformly dispersed in xylan matrix in microscale (intercalated), especially thermal stability of the xylan increased. Nanocomposites synthesized in situ polymerization method adding montmorillonitic clay into ploymerizatoin medium of either raw, or modified xylan with acrylonitrile. In this method; exfoliated structures of polyacrylonitrile/clay composites under the conditions of model polymerization reaction of X-PAN. When in situ polymerization used in micro/nanobiyocomposite synthesis better results was achieved than solution dispersion method in terms of rheology, thermal stability and morphology. It was deduced that reinforcements, which were made in nanoscale, had a great effect on properties of the material.