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

Dokunma ile elektriklenme (D.E.) iki yüzeyin birbirine dokundurulup ayrılması sonucu yüzeylerin elektriksel yüklenmesidir ve binlerce yıldır neden ve nasıl oluştuğu sorgulanmaktadır. Yüzeylerde yük birikmesi, ilaç, mikroelektronik ve uzay gibi bir çok endüstride ciddi bir problem yaratmakta ve yıllık milyonlarca dolarlık zararlara sebep olmaktadır. D.E. mekanizması hala daha tam olarak ortaya konamamıştır ancak yakın zamanda malzemelerin bir araya gelip ayrılmaları sırasında yüzeyde oluşan bağ kırılmaları sonucu oluşan mekanoiyonların yüzeydeki yükleri oluşturduğu gösterilmiştir. Oluşan mekanoiyonlar, onlarla beraber oluşan ve onları daha kararlı kılan mekanoradikallerin ortamdan radikal tuzaklayıcıları ile uzaklaştırılması ile kararsız hale getirilebilir ve bu sayede polimer malzeme antistatik özellik kazanır. Bu yöntemin, klasik yöntem olan (metal, karbon tozu ve iletken polimerler ya da nem artırıcılar gibi katkılarla) iletkenlik artırma yöntemine göre avantajı doplama miktarının çok az olmasıdır. Yine de halihazırda kullanılan moleküler radikal tuzaklayıcılarının pahalı olmaları nedeniyle bu yöntemin endüstride kullanılması mümkün değildir. Radikal tuzaklayıcısı olarak kullanılabilen lignin ise dünyada en çok bulunan ikinci polimerdir ve kağıt endüstrisinin de bir atığı olduğundan "masrafsız" bir malzemedir. Bu tez çalışmasında lignin bazı sert ve yumuşak kereste kaynaklarından elde edilmiştir. Kütlece az (%1-5 arası) bir katkı oranının bile uygulamada işe yaradığı, polimer yüzeylerde elektriksel yüklerin birikmesinin engellendiği ve zamanla yüklerin yüzeyden yok olma hızlarının arttığı, çapraz bağlı polidimetilsiloksan, termoplastik polipropilen, polietilen, polilaktik asit ve polistren örneklerde gösterilmiştir. Daha sonra da gözlemlenen yük sönümlemenin mekanizması; yüzey iletkenlik ölçümleri, 31P NMR, katı hal NMR'ı, toplam fenol ölçümü, ligninin homojen bir şekilde katkılanması için gerekli olan soğuk öğütme işlemi öncesi ve sonrasında yapılan radikal miktarı ölçümü gibi yöntemlerden elde edilen sonuçlar ışığında tartışılmıştır. Sonuçlar, moleküler radikal tuzaklayıcılarda görülene benzer şekilde, mekanizmanın iletkenlik artışı içermeyen bir radikal tuzaklama içerdiğini göstermektedir. Ligninin yük sönümleme mekanizmasnın aydınlatılması, hem ligninin endüstride antistatik bir katkı malzemesi olarak kullanımına, hem de bu kullanımın sınırlarının çizilmesine yardımcı olacaktır.