Bitkisel yağlardan polimerize olabilen monomer sentez ve polimerleşmesi

Son yıllarda artan ekonomik, çevresel ve sürdürülebilirlik kaygıları nedeniyle bilimsel ve endüstriyel alanda bitkisel yağların kullanımı önemli artışlar göstermiştir. Bu bağlamda proje konusu olarak bitkisel yağlardan epoksi reçine sentezlenmesi seçildi. Bitkisel yağlar 5 çeşit farklı karbon-karbon çifte bağlara sahip yağ asidini değişik oranlarda barındırır; oleik (C18:1), linoleik (C18:2), linolenik (C18:3), palmitik (C16:0) ve stearik(C18:0). Soya yağının genel yapısında ; %25 oleik, %50 linoleik, %3-9 linolenik, %15 palmitik ve stearik asit bulunur. Soya yağında yer alan çifte bağlar serbest radikal polimerizasyon için yeteri kadar reaktif değildir. Epokside soya yağında bulunan internal epoksi halkaları katyonik polimerizasyona uygundur fakat sadece viskoz veya kauçuksu polimerler elde edilebilir. Bu nedenle soya yağından katı malzeme elde edilebilmek için uygun monomer ve polimerizasyon yöntemleri araştırıldı. Bitkisel yağlar modifiye edilerek poliol ve poliasit üretilmiş ve bunların izosiyanat vb. kimyasallarla reaksiyonu ile katı polyester, poliüretan üretilmiştir. Fakat, gerek uzun reaksiyon süreleri gerekse de toksik ve pahalı hammadde kullanımı nedeniyle bitkisel yağlarla bu polimer eldesi çok tercih edilmemiştir. Fakat epokside soya yağında bulunan internal durumdaki epoksi halkalarının, daha reaktif terminal epoksi halkaları olacak şekilde modifiye edilebileceği araştırıldı. Bu çalışmada ilk olarak epokside soya yağı, çift bağ içeren bir alkol ile modifiye edilerek daha sonra sert malzeme elde edebilmek için uygun polimerizasyon yöntemleri denenmiştir. Bitkisel yağ trigliseridleri daha monomer aşamasındayken modifiye edilerek fonksiyonel gruplarla zenginleştirilirlerse yeni kullanım alanları ortaya çıkacaktır. Zira ortaya çıkacak ürünün fiziksel ve kimyasal özellikleri daha sentez aşamasında arzu edilen istikamette şekillendirile bilinecektir. Sentezlenen monomer, epoksi reçine olarak anılmıştır. Reçine kürleşme reaksiyonları ile kaplama ya da film olarak kullanılabilecek malzeme elde edilmiştir. Tedarik edilen epokside soya yağı ve allil alkol, halka açılma reaksiyonu ve çapraz bağlı son malzemenin eldesi olmak üzere 2 basamakta reaksiyonlar gerçekleştirilerek film malzeme elde edilmiştir. İlk basamakta epokside soya yağında bulunan epoksi halka açılması sağlanmıştır ve allil alkol açılan zincire bağlanmıştır. Bu ara ürün doymamış çift karbon bağı ve hidroksil grubu gibi fonksiyonel gruplar içermektedir. Bu reaksiyonu gerçekleştirmek için farklı katalizörler, reaktant oranları, sıcaklık ve reaksiyon süreleri araştırılmıştır. Epoksi halka açılma reaksiyonu FT-IR analizi ve iyot tayini ile takip edilmiştir. Allillenmiş epokside soya yağı GPC, 1H-NMR, 13C-NMR ve epoksi oksijen tayin yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Reaksiyonda yaklaşık %50 verime ulaşılmıştır. Allil alkol üzerinde bulunan doymamış karbon çifte bağlarının reaktif olması nedeniyle, polimerizasyon reaksiyonu için uygundur. Yapılan literatür araştırmalarında sıvı polien ve politiyol karışımlarından fotopolimerizasyon yöntemiyle katı malzemelerin elde edilebilir olduğu anlaşılmıştır. İkinci basamakta allillenmiş epokside yağı ile 4 fonksiyonel grup içeren pentaeritritol tetrakis ve uygun foto başlatıcı karışımları hazırlanmıştır. Doymamış karbon çift bağlarının, fonksiyol –SH gruplarına mol oranı 1:1 olarak alınarak foto başlatıcı oranı değiştirilerek örnekler hazırlanmıştır. Poli-en ve politiyol karışımlarının fotopolimerizasyonu ile hazırlanan malzeme örneklerinin kimyasal, mekanik ve termal özellikleri karşılaştırılmıştır. Bu araştırmada epokside soya yağı kaynakları kullanılarak çapraz bağlı kaplama ve film olarak son ürün elde edilmiştir ve karakterizasyon yöntemleri ile malzemenin farklı özellikleri belirlenmiştir.