Epoksilenmiş Yağlar

Bu çalışmada, sentezlenerek plastik yapı verebilen dört çeşit epoksilenmiş bitkisel yağın, endüstriyel alandaki kullanımlarını geliştirmek amacıyla, yapı malzemesi uygulamalarında kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışmanın bu bölümünde deneylerde kullanılan epoksilenmiş bitkisel yağların özellikleri açıklanmıştır.

Epoksidasyon reaksiyonu, yüksek gerilimli uzun yağ asidi zincirlerinin şeklini esneterek değişik üretimlere dönüştürme konusunda önemli bir ara reaksiyondur ve bitkisel yağların kullanılabilme alanlarını genişletir [20].

Epoksilenmiş bitkisel yağlar, çoğunlukla PVC tipi plastiklerin üretiminde plastikleştirici olarak kullanılır. Isı, ışık ve mikroorganizmalar tarafından plastiğin yıpranma oranını azaltırken plastiğin işlenebilirliğini artırır. Epoksid içeriği sayesinde direk petrol türevli hammaddelerle üretilmiş plastiklere göre yapıdaki plastiklik mukavemetini daha da fazlalaştırır. Epoksilenmiş bitkisel yağlar, değişik katkı maddeleri yardımıyla kısa ve faydalı kimyasal yapılara dönüştürülmeye ve dolayısıyla değişik polyoller ve polyüretanların imalatında kullanılmaya müsaittir. Epoksilenmiş bitkisel yağların genel özellikleri aşağıdaki gibi verilebilir [92].

●Hidrokarbon içinde çözünürlük: Etanol içindeki keton, esterler ve yüksek değerlikli alkollerle hafif çözünürlük gösterir.

●Polivinil klorid ve plastik yapıcı epoksid olarak çok geniş çaplı kullanımı mevcuttur. ● PVC reçine ile iyi uygunluk gösterir.

● Düşük uçuculuk ve az hareketlilik gösterir. ● Isı ve ışıkla reaktif olmaz.

● Su ve yağ geçirmez.

● İyi mekanik mukavemete, elementlere karşı dirence ve elektriksel dirence sahip üretimler yapabilir.

● Zehirsizdir ve gıda paketleme malzemeleri yapımında yardımcı maddedir.

●Uygun yumuşak üretimlerin gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılabilir, yoğun ısı ve ışıkta yumuşak ürünlerin stabilitesini düzeltebilir.

●Metal ısı dengeleyiciler ile birlikte kullanılabilir.

● Diğer plastik yapıcı, dengeleyici ve yağların kullanım seviyelerini azaltabilir.

Epoksi gruplar içeren bitkisel yağların kaynakları aşağıdaki şekilde sıralanabilir [93]. ●Doymamış yağların epoksidasyonu ile (örnek:Epoksilenmiş soya yağı)

●Genetik mühendisliği vasıtasıyla (örnek:Vernolik kolza). [94]

Epoksilenmiş bitkisel yağlar içinde kullanım alanı en geniş olan epoksilenmiş soya yağıdır. Epoksilenmiş soya yağının ticari anlamda en önemli avantajı, çevresel tehlikesi olmayan non-toksik bir plastikleştirici olmasıdır. Sıcaklığa, UV faktörlerine, plastik yüzeyinde bozulmaya ve buharlaşmaya karşı dayanıklılık gibi özellikleri sağlamasının yanı sıra, petrol temelli yapılara göre daha az koku verme ve dayanıklılık arttırma özellikleri ESO’nun yüksek ürün kalitesi sunabilmesi açısından petrol temelli hammaddelere göre tercih edilebilecek önemli özelliklerinden sadece birkaçıdır. Herhangi bir katkı malzemesi kullanmaksızın yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklıdır. Aynı zamanda birçok farklı plastifiyen ile birlikte kullanılmaya da uygundur. Boya, yapıştırıcı…vb imalatında katkı malzemesi olarak kullanıldığında ıslatıcıdır ve tutuculuk verme özelliğine sahiptir [95].

Alternatif ucuz soya reçineleri, ürünlerin mekanik özelliklerini kısıtlamadan, kompozit malzeme fiyatlarını düşürmeye de yardımcı olur. Soya yağının yağlılık derecesi, çekme dayanımı değerini önemli ölçüde düşürür. Bu yüzden yapısında ancak %30‘a kadar soya yağı reçinesi ihtiva eden malzemeler, epoksi reçine formülasyonlarına benzer veya ileri derecede mekanik özellikler gösterir. Bunun dışında epokside edilmiş soya yağı reçinelerinin ilavesiyle genleşme ve çekme-uzama özelliklerinde sağlanan faydalar nedeniyle kompozit direnci artar.

ESO’nun en önemli avantajlarından biri, bazı epoksi reçinelerin gevreklik ve düşük sağlamlık gibi özelliklerine karşılık, ESO’nun uzun zincirli yağ asidi içeriği sebebiyle daha sağlam ve daha esnek bir malzeme yapısına zemin hazırlamasıdır. Herhangi bir epoksi reçine içerisine ESO katarak, karışımı oldukça genleşebilir ve esnek reçine haline getirmek mümkündür. Ancak bazen, farklı katılaştırma ajanları kullanıldığında mekanik özelliklerde biraz azalma ortaya çıkabilmektedir [96].

Bu nedenlerle geri dönüşümlü kaynaklardan, modifiye edilmiş soya yağı reçinelerinin endüstriyel malzemelerin üretiminde kullanımı düşünüldüğünde, özellikle polimer ve kompozit endüstrisinde geniş uygulama alanlarında kullanılabilecek birçok malzemenin üretimine imkan sağlayacağı bellidir.

Amerika’da son yıllarda, uçucu organik kimyasalların havadaki miktarı konusundaki endişeler nedeni ile bazı üretimlerde petrol ürünlerinin kullanımına sınırlamalar getirmiştir. Potansiyel toksikliği nedeniyle bazı organik kimyasalların direk gıda ve ilaç kutuları veya ambalajlarında kullanımı kaygı yaratmaktadır. Bu noktada üretimde kullanılan epoksilenmiş soya yağının uçucu olmaması veya toprağa ve yeraltı sularına bulaşma sorunu yaratmaması ve toksik olmaması sayesinde kullanımda ve kullanımdan sonra petrol evsaflı ürünlere nazaran dezavantajları azaltması ESO kullanımını cazip hale getirmektedir [95].

Soya yağının en genel kimyasal modifikasyonu, yağ esterleri içine bazı çift bağları yerleştiren epoksi gruplarının girişi işlemidir. Bu epsodikasyon işlemi son zamanlarda ticaretleştirilmiştir. Mesela; modifiye edilmiş soya yağı, ısıl özellikleri, esnekliği ve işlenebilirliği düzeltmek için kullanılır. Ancak gerilme kuvveti ve katılık gibi başlıca mekanik özellikler modifiye edilmiş yağlar kullanıldığında biraz azalır. Bunun için ticari epoksilenmiş soya yağı, esnek, yarı esnek ve rijid çapraz örgülü polyesterlerin üretimine daha uygundur. Maleik anhidritli soya yağı reaksiyonu ise, kozmetik uygulamaları, banyo jelleri, kalıp sabunlar, güneş kremleri, deri tedavi ürünleri.. gibi kimyasalların üretiminde kullanılır [97].

a.Trigliserid molekülü b. Epoksilenmiş soya yağı c. Akrilatlanmış epoksilenmiş soya yağı Şekil 3.5. Soya yağının sentezlenmesiyle akrilatlanmış epoksilenmiş soya yağının üretimi [98]

EPOKSİLENMİŞ BİTKİSEL YAĞ ÇEŞİDİ

ÖZELLİK ESO ESFO EPO EZO

Normal sıcaklıkta görünüşü açık sarı renkli sıvı koyu sarı renkli sıvı koyu turuncu renkli sıvı koyu yeşilimsi renkli sıvı

Parlaklık < (Pt-Co): 400 < (Pt-Co) : 385 < (Pt-Co) : 391 < (Pt-Co) : 412

Asit İndisi (KOH/g):max.2 mg (KOH/g) :max. 1.5 mg (KOH/g) :1.14 mg (KOH/g) : 1.21mg

İyot sayısı < max. % 3 < % 1.5 - % 1.7 < % 0.44 < % 0.85

Oxiran İndisi % 6.0 – % 6.8 % 4.5 - % 5.2 % 3.15 % 4.14

Isı iletim katsayısı 0,156 W/mK 0,135 W/mK 0,144 W/mK 0,14 W/mK

Yoğunluğu (25 o_{C de) 0.985 - 0.995 g/cm}3 _{0.925 - 0.973 g/cm}3 _{0.897 - 0.941 g/cm}3 _{0.9 g/cm}3_{- 0.926 g/cm}3

Sabunlaşma sayısı 183 – 185 (KOH/g) 162 – 169 (KOH/g) 173 – 77 (KOH/g) 188 - 196 (KOH/g)

Akma noktası -1o_{C 1}o_{C 4} o_{C 12} o_C

Kaynama noktası 150o_{C 138}o_{C 145} o_{C 167} o_C

Ateşleme noktası 310o_{C 297}o_{C 304} o_{C 359} o_C

Vizkozite 325 MPa.s (25o_{C) 143 MPa.s (25}o_{C) 39 centipoise (40ºC’ de) 276 MPa.s (25}o_C’de)

Kırılma indisi (25o_{C’de) %1.472 %1.356 %1.398 %1.865}

Suda erime (25o_{C’de) < %0.01 < %0.01 < % 0.011 < %0.035}

Isıtma kaybı < % 0.5 < % 0.46 < % 0.51 < % 0.65

29