Biyo-Esaslı Alev Geciktirici Özellikli Epoksi Reçineler
Petrol ve petrol türevi kaynakların yenilenebilir olmaması, çevreye zararlı ve kısıtlı miktarda olmasından dolayı yenilenebilir doğal kaynaklardan polimer malzeme üretimine son dönemlerde ilgi artmıştır.
Alev geciktiricilerin çoğu, endokrin bozulmasına, kısırlığa, kansere, nörodavranışsal sorunlara ve ayrıca embriyotoksik ve teratojenik etkilere neden olarak çevre için olduğu kadar insanlar için de toksiktir. Yangın da oluşan zehirli uçucu ürünlerin (örn. karbon monoksit, hidrojen siyanür, hidrokarbonlar, dioksin, akrolein, formaldehit vb.) solunması ölüme neden olabilir.
Yakın zamana kadar, organ fosfor bileşikleri esaslı alev geciktiriciler güvenli kabul ediliyordu, ancak son araştırmalarda bunların atmosferde, toprakta, suda ve biyolojik örneklerde kalıcı olduğu bulundu.
Biyo esaslı alev geciktirici katkı malzemeleri fiziksel yollar ile ana malzemeye karışarak uygulanabilmektedir. Bu yöntem, malzeme imalat sürecini etkilemez ve uygulanması kolay ve ucuzdur. Bu nedenle endüstriyel uygulamalarda sıklıkla tercih edilmektedir.
İnorganik alev geciktirici katkılar, düşük maliyet, düşük toksisite, düşük aşınma ve düşük duman gibi nedenlerle sıklıkla tercih edilmektedir. Metal hidroksitler ve metal hidroksikarbonatlar, dünyadaki alev geciktiricilerin yaklaşık %50’sini oluşturan en önemli inorganik alev geciktiriciler arasındadır.
Doğal olarak oluşan bir bileşik olan fitik asit, fosfor içeren bileşiklerin başlıca depolanma biçimlerinden biri olan yeşil makro molekül olarak kabul edilir; soya fasulyesi, tahıl taneleri ve yağlı tohumlar gibi bitki dokularında bolca bulunur.
Fitik asit (PA), polimerik malzemelerin aleve dayanıklı aleve karşı korunması için bitki kaynaklı ve fosfor açısından zengin bir bileşiktir. PA aynı zamanda, işlevsel hidroksil ve fosfat grupları içerdiğinden, farklı türde malzemelere uygulandığında çekici bir fizibilite ve
işlevsellik sergiler.
Epoksi reçine, bir tür reaktif prepolimer ve epoksit grupları içeren polimer anlamına gelir. Bu reçineler ya katalizörlerin mevcudiyetinde kendileriyle ya da aminler, fenoller, tiyoller vb. gibi birçok yardımcı reaktan ile reaksiyona girerler. Epoksi reçine, çeşitli amaçlar için birçok endüstriyel uygulamaya sahiptir.
Diğer reçine türlerine göre daha yüksek mekanik özelliklere ve daha fazla termal ve kimyasal dirence sahiptir. Bu nedenle, uçak bileşenlerinin yapımında özel kullanıma sahiptir [1].
Epoksi reçinenin yanma geciktiriciliğini etkili bir şekilde iyileştirmenin bir başka yolu, onları nano boyutlu inorganik parçacıklarla güçlendirmektir. Bu yaklaşımı kullanarak, alev geciktirmedeki gelişmeler ve mekanik özelliklerinin muhafaza edilmesi veya iyileştirilmesi, nispeten düşük dolgu içeriğinde bile etkilidir.
Epoksi reçine yapımında sıklıkla BADGE kullanılmaktadır. Fakat BADGE, östrojenik özellik göstermesinden dolayı endokrin bozucu kimyasal (EDC) olarak bilinmektedir. Bu sebeplerden dolayı biyo esaslı epoksi reçinelerine ilgi artmıştır. Bitkisel yağlar, bulunabilirliği ve rekabetçi bir şekilde düşük fiyatı nedeniyle biyo esaslı polimerler için önemli bir biyo yenilenebilir kaynaktır [2].
Endüstride yeni bir yan ürün olan kaju fıstığı kabuğu sıvısından (CNSL) ekstrakte edilen kardanol ve kardanol türevleri bol miktarda üretilmeleri, çevreye ve insan sağlığına zararsız olmaları nedeniyle özellikle kaplama sektöründe kullanılmaktadır [3].
Sol-jel işlemi organik/ inorganik, nanokompozit veya hibrit ince filmlerin elde edilmesinde kullanılan yaygın bir yöntemdir. İzel Kimya Ar-Ge Merkezi’nde biyo esaslı epoksi reçine sentezleri başarılı bir şekilde yapılmaktadır. Fitik asitin alev geciktirme özelliğinin kullanılarak biyo esaslı epoksi reçineler üzerinde proje çalışmaları devam etmektedir.
Referanslar
1. Bray, PG., (1999) Epoxy Resins. Europe PMC, 14, 743-758.
2. Kathalewar, M., and Sabnis, A., (2014) Epoxy resin from cardanol as partial replacement of bisphenol-A based Epoxy for coating application. Journal of Coatings Technology and Research, 11, 601-618.
3. Wazarkar, K., and Sabnis, A., (2018) Cardanol based anhydride curing agent for Epoxy coatings. Progress in Organic Coatings, 118, 9-21.
Dr. Cemil Dizman - Ar-Ge Müdürü
İzel Kimya
Semiha Eral - Ar-Ge Araştırmacısı
İzel Kimya
