Pirina Kompozit Reçine Sentezi

Abstract

Bu tezde; termoset reçinelerin aminoplast reçine grubundan olan melamin formaldehit, üre formaldehit ve melemin-üre-formaldehit reçinelerinin doğal bir ürün olan zeytin küspesi pirina ile modifikasyonu çalışılmıştır. Pirina, zeytinyağı üretimi sırasında zeytinin kırılıp parçalanması sonucu elde edilir. Yağdan tamamen ya da büyük ölçüde ayrılmış olan pirina, zeytinin çekirdek parçaları, kabuğu ve posasından oluşur. Zeytin ağacı kendine has bir toprak çeşidi ve arazi yapısı isteyen bir ağaç cinsidir. Akdeniz ülkeleri, iklim ve coğrafik yapıları sayesinde zeytinin en çok miktarda ve en iyi kalitede üretilebildiği yerlerdir. Türkiye’de zeytin ağacının yetişmesi için uygun iklime ve toprak yapısına Marmara ve Ege bölgelerinde rastlanır. Bursa, İzmir, Manisa, Çanakkale, Balıkesir gibi birçok ilde zeytin yetiştiriciliği yapılmaktadır., Bu çalışmada kullanılan pirina da Balıkesir’in Edremit Körfezi bölgesinden alınmıştır. Zeytin yetiştiricliğinin yapıldığı bölgelerde pirina atık kabul edilmekte ve ısınma amacıyla yakıt olarak ya da gübre olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada pirinanın endüstriyel anlamda işlevsellik kazandırılması hedeflenmiştir. Kuru pirinanın, lignin, selüloz, fenoller içeren yapısının amino reçineler ile uyumlu olabileceği düşünülmüştür. Bu çalışmada kullanılan pirina yağından tamamen ayrılmış kuru toz ve iri tanecikli yapıdadır. Bu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm, termoset amino reçineler olarak sınıflandırılan melamin-formaldehit ve üre-formaldehit reçineleri ve bunların pirina kompozit reçinelerinin sentezidir. Formaldehit/Melamin ve Formaldehit/Üre oranları 2 alınarak reaksiyonlar bazik ortamda gerçekleştirilmiştir. Ahşap görünümlü pirina kompozit reçinesi oluşturmak için reçinelerin üretim ortamına, pirina baştan ilave edilmiştir. Pirina ağırlığı melamin ve ürenin sırasıyla melamin-formaldehit ve üre-formaldehit içindeki ağırlıklarının %10, %20 ve %50si olarak belirlenmiştir. Deneyler çeker ocak altında, sıcak su banyosu içinde 3 boyunİu balon ve mekamin karıştırıcı kullanılarak bazik ortamda yapılmıştır. İkinci bölümde, melamin ve üre kombinasyonu birlikte kullanılmıştır. Melamin-üre-formaldehit kompozit reçinesinin üretiminde, melamin ve ürenin toplam ağırlığının %20si kadar pirina ilave edilmiştir. Sentezlenen sıvı haldeki reçineler ve kompozit reçineler önce önce atmosfer basıncındaki etüvde 70°C’de 2 saat, sonrasında vakum etüvünde 70°C’de 2 saat bekletilerek katı hale getirilmiştir. Elde edilen reçineler ve kompozit reçineler Fourier Transform Infrared Spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiştir. Reçinelerin ve kompozit reçinelerin su absorsiyon özellikleri, suda çözünürlükleri ve çeşitli organik çözücülerdeki çözünürlükleri tespit edilmiştir. Fourier Transform Infrared Spektroskopisi sonucunda kompozitlerin başarılı şekilde sentezlendiği tespit edilmiştir. Reçineler ve kompozit reçinelerden küçük parçalar alınarak 24 saat oda sıcaklığındaki suda bekletilip kurutulmuş ve her aşamada yapılan tartımlarla su absorpsionu yüzdesi ve sudaki çözünürlük değerlerine ulaşılmıştır. Reçineler ve kompozi reçinelerin oda sıcaklığında çeşitli organik çözücülerdeki çözünürlükleri gözlenmiştir. Çözücülere karşı dayanıklı oldukları, ya çözünmüyor ya da çok az oranda çözündükleri tespit edilmiştir. Fiziksel özelliklerine gelindiğinde, hedeflenen ahşap görünümlü kompozitlere ulaşılmıştır. İçlerine eklenen pirina miktarına bağlı olarak her kompozit farklı özelliklere sahiptir. Düşük pirina oranlarında açık kahve rankli ve sert kompozitler üretilirken, yüksek pirina oranlarında daha koyu renkli ve daha yumuşak ya da yapışkan kompozitler elde edilmiştir. %10 pirina içeren melamin-formaldehit kompozit reçinesi açık kahve renkli, katı ve sert bir yapıya ve parlak, homojen bir görünüme sahiptir. %20 pirina içeren melamin-formaldehit kompozit reçinesi daha koyu kahve renkli, katı ama %10luk melamin-formaldehit kompozit reçinesine göre daha kırılgan bir yapıya sahiptir. Görüntüsü homojen ve daha parlaktır. %50 pirina içeren melamin-formaldehit kompozit reçinesi %20lik melamin-formaldehit kompoit reçinesinden daha koyu renkli, daha parlak ve daha kırılgandır. Homojen görüntüsünü ve katılığını korumaktadır. %10 pirina içeren üre-formaldehit kompozit reçinesi, %10 pirina içeren melamin-formaldehit reçinesinden daha açık renkli ve daha mat bir görünüme sahiptir ancak pürüzsüz bir yüzey oluşturmuştur. %20 pirina içeren üre-formaldehit kompozit reçinesi %10luktan daha koyu renklidir. Yumuşak, mat ve az da olsa yapışkan bir katı malzeme haline gelmiştir. Dokunuşu rahattır. %50 pirina içeren üre-formaldehit kompozit reçinesi %20likten daha koyu renkli, daha yapışkan, mat ve dokunması daha rahat katı bir malzeme olmuştur. %20 pirina içeren melamin-üre-formaldehit kompozit reçinesi oldukça koyu kahve renkli parlak ve macun kıvamında akışkan bir malzemedir. Tutkal olabilecek derecede yapışkandır. Bu çalışma sonucunda pirinanın atık olmaktan çıkıp sanayide değerlendirilebileceği kanıtlanmıştır. Pirinanın zeytinyağı işletmelerine çıkardığı en büyük sorun olan kapladığı alandan ve depolama maliyetinden tasarruf edilecektir. Pirinanın reçine içinde kullanılmasıyla daha hafif, daha ucuz bir reçine elde edilebilmektedir. Ahşap görünümüne sahip bu reçinenin kullanımı sayesinde ahşap ürünlerin kullanımı azaltılarak doğaya verilen zarar azaltılabilir. Ayrıca reçine miktarındaki azalma sayesinde hem üretim hem de kullanım sırasında oluşacak melamin, üre ve formaldehit salınımları azalarak insan sağlığına daha az zararlı ve çevreyi daha az kirleten bir ürün elde edilmiş olmaktadır.

In this study melamine-formaldehyde, urea-formaldehyde and melamine-urea-formaldehyde resins which are thermoset amino resins are modified with olive pomace which is a natural product. Olive pomace, which is taken from Edremit region of Balikesir/Turkey, which has been a waste of olive industry and has been used as fuel or fertilizer by local farmers. The aim of this study is to utilize olive pomace in industry by modifying the amino resins which are synthesized at basic environment with olive pomace. Therefore, resin will be more lightweight, cheaper and will have a wood-like appearance. This study consists of two parts. First part is the synthesis of melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde resins which are classified as thermosetting amino resins and their pomace composites. The desired Formaldehyde/Melamine and Formaldehyde/Urea molar ratios are 2 and the synthesis reactions takes place at basic environment. To make a wood-like resin-pomace composite, resins are in situ modified with olive pomace while they are synthesized. The weight of pomace is determined as 10%, 20% and 50% of the weight of melamine and urea in melamine-formaldehyde and urea-formaldehyde resins respectively. In the second part a combination of melamine and urea is used. Melamine-urea-formaldehyde resin is synthesized with a pomace amount of 20% of the total weight of melamine and urea. Resins are characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Water absorption percentage, solubility in water and solubility of in organic solvents are determined. They are resistant to solvents, they either insoluble or slightly soluble. They have wood-like appearance as intended. Moreover, they have different characteristics based upon olive pomace ratio. In low olive pomace weight ratios colour of the composites are light and it gets darker as olive pomace ratio increases. Also, in low olive pomace weight ratios composites are hard and rigid while in higher olive pomace ratios they become softer and sticky. They all have homogeneous appearance which makes them suitable for direct use in many applications.