MONOGLİSERİD İÇİNDEKİLER. KİMYASAL TEKNOLOJİLER II Esra KAZAN Gizem BAYRAKTAR Elif ÖZDEMİR

Transkript

1 MONOGLİSERİD KİMYASAL TEKNOLOJİLER II Esra KAZAN Gizem BAYRAKTAR Elif ÖZDEMİR İÇİNDEKİLER Mono ve Digliseritler Monogliseritlerin Üretimi Zararları Kullanım Alanları Mono ve Digliseritlerin Sağlığa Etkileri Digliserit Yağ Atık Yağların Zararları Moleküler Distilasyonla Üretim Prosesi 1

2 MONO VE DİGLİSERİDLER Mono ve digliseridler, gıda endüstrisinde en yaygın şekilde kullanılan emülgatörler içinde yer almaktadır. Yüzey gerilimini azaltarak su ve yağın birbirine karışmasını ve homojen dağılmasını sağlamak için kullanılır. EMÜLGATÖR? Emülgatör terimi ara yüzey hareketi ile emülsiyon oluşumunu sağlayan kimyasal maddeler için kullanılmaktadır. Emülsifiye edici ajan olarak da adlandırılmaktadırlar. 2

3 MONOGLİSERİDLERİN ÜRETİMİ Monogliseridlerin üretimi yağ asidi ve gliserolün esterifikasyonu ile ilk kez 1893 de gerçekleştirilmiştir. Monogliseridlerin gıda emülgatörü olarak ilk ticari kullanımı 1929 da ABD de yapılmış ve geçen sürede monogliseridlerin üretimi amacıyla geliştirilen yöntemler içerisinde Moleküler Destilasyon en pratik teknik olarak ortaya çıkmıştır. Mono ve digliseridler bitkisel ve hayvansal kaynaklı yenilebilir yağ asitleri ve katı yağların yüksek sıcaklıklarda direkt esterifikasyonu ile veya yağın gliserol ile gliseroliz işlemiyle de üretilmektedir. 3

4 Mono ve digliseridler hidrofilik (-OH grubu içerir) ve hidrofobik(yağ asitleri içerir) özelliğe sahiptirler.bu özelliklerinden dolayı hem suda hem de yağda kısmen çözünmektedirler. Gıda sanayindeki değişik uygulamalarda monogliseridlerin daha çok hidrofilik karakterde olan tiplerine gereksinim duyulmaktadır. Gliseridler, içerdikleri yağ asitlerinin zincir uzunluğuna bağlı olarak ortalama 9.3 kcal/kg enerjiye sahiptirler ve vücut ısısı için önemli bir enerji kaynağıdırlar. Yağların kimyasal bileşimi ve tüketim şekilleri sağlık açısından büyük bir önem taşımaktadır 4

5 ZARARLARI Aşırı kilo Obezite Şeker hastalığı Kalp-damar hastalıkları Kanser gibi bir dizi kronik hastalıklar için önemli risk faktörleridir. KULLANIM ALANLARI Mono ve digliseridler çok geniş yelpazedeki ürünlerde kullanılmaktadır. Başlıca kullanıldığı alanlar şu şekilde sıralanabilir : Bisküvi Cips Çikolata-Şekerleme Dondurma Ekmek Hazır Kek Krem Şanti Pasta vb. 5

6 Mono ve Digliseritlerin Sağlığa Etkileri Digliserit Yağ Obezite ile mücadele ve kilo kontrolü ile ilgili son yıllarda yapılan çalışmalar sonucu elde edilen bilgiler ışığında digliserit yağlara olan ilgi hızla artmaktadır. insanlar ve deney hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalarda, digliseritlerin sindiriminin daha kolay olduğu saptanmıştır. Digliserit Yağlar Son yıllarda digliserit yağın yemeklik yağ olarak kullanımına yönelik çalışmalar ilgi odağı haline gelmiştir. Yemeklik digliserit yağ sıvı karakterde olup, yaklaşık %80-81 oranında digliserit içermektedir. Fizikokimyasal özellikleri bakımından trigliserit yağlara 6

7 İnsanlarda ve hayvan besleme deneyleri ile yapılan çalışmalarda, digliserit yağın trigliserit yağdan farklı bir şekilde metabolize olduğu; bu nedenle de digliserit yağın, vücuttaki yağ kitlesinin azalmasında, hipertrigliseridemi ve beraberinde seyreden hipertansiyonun baskılanmasında, kalp damar sağlığı bakımından yüksek risk grubundaki bireylerin kan serumundaki lipit ve insülin değerlerindeki dalgalanmaların kontrol altına Kızartma alınmasında yağlarının etkili olduğu tekrar tekrar bildirilmiştir. kullanılması durumunda toksik bir bileşen olan 4-hydroxytrans-2-nonenal (HNE) oluşur. Bu kimyasal madde amino asit, DNA ve insan bünyesindeki diğer biyomoleküllerle reaksiyona girme yeteniğine sahiptir. HNE nin alzhemier, Atık Yağlarının Zararları 7

8 ATIK YAĞLARIN ÇEVRESEL ETKİSİ Atık yağlar ekotoksik özelliğe sahip olup canlılara zarar verir. Atık suların içindeki bitkisel ve hayvansal atık yağlar; denizlere, göllere ve akarsulara döküldüğü zaman sudaki oksijenin azalması sonucu; ortamdaki, başta balıklar olmak üzere diğer canlılar üzerinde büyük tahribata yol açar Kullanılmış yağlar lavaboya döküldüğü zaman dren sistemine sıvanır, kanalizasyon borusu içindeki atıkların yapışmasına ve zamanla borunun daralmasına neden olur. Kanalizasyona dökülen atık yağlar diğer atıkları tutar ve kanalizasyon sisteminin kullanılmaz hale gelmesine sebep olurlar. Böylece atık su arıtma tesislerine zarar verir ve işletme maliyetini artırır. 8

9 ATIK YAĞLARIN SAĞLIĞA ETKİLERİ Çin ve Tayvan da ev hanımlarında sigara tüketimi olmamasına rağmen yemek pişirmeden dolayı akciğer kanseri tespit edilmiştir. Çoğu yağların dumanlarının mutajenik olduğu ve önemli miktarda PAH ın bulunduğu görülmüştür. Ayrıca iki nitro polisiklik MONOGLİSERİD aromatik hidrokarbonun ÜRETİM YÖNTEMLERİ bu dumanlarda varlığı tespit edilmiştir. Gerek hayvansal yağlar gerekse bitkisel yağlar, yağ asitlerinin gliserin (gliserol) ile oluşturdukları oldukça kompleks esterlerdir; bu esterlere gliserid adı verilir. Gliserinin bir alkol grubu bir molekül yağ asidi ile esterleşirse monogliserid meydana gelir. 9

10 NOT Gliserinin iki alkol grubu iki molekül yağ asidi ile esterleşirse digliserid meydana gelir. Gliserinin üç alkol grubu da üç yağ asidi ile esterleşirse trigliserid meydana gelir. 10

11 Gliseridlerin yağda bulunması istenmez Çünkü emülgatör etkisinde olmaları, işlemler sırasında oluşan sabun çözeltisi yıkama suyu ile nötr yağ arasındaki emülsiyonu güçlendirmekte ve bu atıklarla sürüklenen nötr yağ kaybını arttırmaktadır. Hatta bu nedenle sanayide serbest asitlik miktarı % 4-6'ya kadar yükselmiş olan ham yağların asitliğini gidermede, nötralizasyon yerine, asitliğin su buharı destilasyonu ile alındığı, fiziksel rafinasyon yöntemi yeğlenmektedir. 11

12 Gıda endüstrisinde yaygın şekilde kullanılan emülgatörler içinde yer alan mono- ve digliseridler, en pratik olarak "Moleküler destilasyon" yöntemi ile üretilmekte olup, bu yöntemde ısıya duyarlı yüksek molekül ağırlıklı ve uçuculuğu az olan maddelerin ayrılması gerçekleştirilmektedir. Isı nedeniyle oluşan parçalanmanın önlendiği veya en düşük düzeye indirgendiği bu yöntem, % 90'dan daha fazla monoesterleri içeren konsantre monogliseridlerin üretilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Moleküler Destilasyon Moleküler destilasyon prosesin temel prensibi, yağı oluşturan maddelerin vakumda fraksiyonlu destilasyonu olup bu amaçla 10-3 torr (=10-3 mm Hg) gibi düşük bir basınçta vakum uygulanır. Böylece, düşük sıcaklıkta kaynayan küçük moleküllü ve doymamış giseritler ile yüksek sıcaklıkta kaynayan büyük moleküllü ve doymuş gliseritler birbirinden kolaylıkla ayrılmaktadır. Bu metot kullanılarak bir takım yağlar ıslah edilmekte ve bir anlamda da rafine 12

13 MOLEKÜLER DİSTİLASYON ÜNİTESİ 13

14 DİNLEDİĞİNİ Z İÇİN TEŞEKKÜRLE R AYSUN İLERİ BURAK ÇINAR DİLEK DELİGÖZ EMRE BAĞLARBAŞI Metanol üretimi 14

15 TARiHÇE Mumyalama işlemi sırasında, eski Mısırlıların, odunun pirolizinden elde ettikleri metanolü içeren bir karışım kullandıkları bilinmektedir yılında, BASF için çalışan Alman kimyacı Matthias Pier, kömürden elde edilmiş karbon monoksit ve hidrojen karışımını, sentetik amonyak üretmek üzere hidrojen kaynağı olarak kullanırken, metanol elde edilen bir proses geliştirmiştir. Bu proseste bir çinko kromat katalizör olarak kullanılmakta ve 300 ila 1000 atm arasında basınç, yaklaşık 400 C sıcaklık gibi son derece zorlu koşullara ihtiyaç duyulmakta idi. Modern metanol üretimi daha düşük basınç altında çalışabilen katalizörlerin kullanılmasıyla daha verimli hale getirilmiştir. FiZiKSEL Ve KiMYASAL ÖZELLiKLERi Metil alkol; CH 3 OH formülü ile gösterilen, berrak, süspansiyon halinde safsızlıklar içermeyen, su ile her oranda karışabilen sıvı bir organik bileşiktir. Kaynama noktası 64,7 C, Erime noktası -97 C Parlama noktası 11 C dir. Metanol buharı havadan ağırdır. Kolay alevlenebilen, zehirleyici bir kimyasal maddedir. Su, etil alkol, eter, benzen, ketonlar ve organik çözücülerin birçoğu ile karışabilir Ortam sıcaklığı 455 C olduğunda kendiliğinden, herhangi bir dış etkiye ihtiyaç duymadan yanabilmektedir. Alevi hemen hemen renksizdir ve tam yanmaya uğradığında karbondioksit ve su oluşmaktadır. 15

16 Molekülde ağırlığı : g/mol dür. Karbon (C) Yüzdesi Hidrojen (H) Yüzdesi Oksijen (O) Yüzdesi ÇEVRESEL ÖZELLiKLERi Su ile her oranda karışabilen ve biyolojik olarak mikroorganizmalar tarafından karbon ve oksijen kaynağı olarak kullanılmak üzere çok çabuk indirgenebilen bir yapıda olması metanolün çevre kirliliğine neden olacak seviyelerde birikemeyeceğini göstermektedir. 16

17 Yarılanma Ömürleri Toprak 1-7 gün Yer altı Suyu 1-7 gün CH 3 OH Hava 3-30 gün Yüzey Suyu 1-7 gün Metan ve metanol, karbon dioksit gazının (CO2) hidrojen gazı ile (H2) kimyasal bir reaksiyonu sonucu oluşur. Bu reaksiyonun, yüksek ısı ve yüksek basınç altında oluşacağı için büyük bir enerji gereksinimine ihtiyacı vardır. Bu ise üretimin ekonomikliğini olumsuz etkiler. 17

18 KULLANIM ALANLARI Metanol, yaygın olarak kullanılan bir laboratuar çözücüsüdür Genel olarak diğer kimyasal maddelerin yapımında kullanılır, Metanolün %40'ı önce formaldehide, ardından da plastik, kontrplak, boya, patlayıcı ve ütü gerektirmeyen kumaşlar gibi çok çeşitli ürünlere dönüştürülür. Boru hatları için antifriz maddesi ve otomobil ön camı için yıkama sıvısı Bazı atık su arıtma tesislerinde, nitratları nitrojene dönüştüren nitrat arındırıcı bakterilere karbon içeren bir gıda kaynağı sağlamak amacıyla, atık suya küçük bir miktar metanol eklenir. METANOL ÜRETiMi Doğal gaz, metanol üretiminin en bilinen hammaddesidir. Metanol, aynı zamanda geri dönüştürülebilen odun, belediye katı atıkları, evsel atıklar gibi hammaddeler kullanılarak da üretilebilmektedir. Metanol üretmek üzere iki proses kullanılmaktadır. Yüksek basınç prosesi Düşük basınç prosesi 18

19 Yüksek basınç prosesinde reaksiyon, 300 atm basınç altında gerçekleşirken, düşük basınçlı proseste reaksiyon, atm basınçta gerçekleşmekte; yüksek seçicilikte bakır bazlı bir katalizör kullanılmaktadır. Düşük basınç altında çalışılan proses, daha düşük doğal gaz beslemesinin yeterli olması ve işletim maliyetinin daha düşük olması nedeniyle yüksek basınç prosesinin yerini almıştır. Düşük basınç altında çalışılan bir prosesle, 1 ton metanol elde etmek için, yaklaşık 33,3-36,6 milyon BTU doğal gaz kullanılması gerekmektedir. Tipik bir metanol üretim tesisinde, metanol üretimi iki aşamada gerçekleştirilmektedir: ilk AŞAMA Hammadde olarak kullanılacak doğal gazın, karbonmonoksit (CO), karbondioksit (CO 2 ), su (H 2 O) ve hidrojen (H 2 ) ihtiva eden bir sentez gazına dönüştürülmesidir. Bu işlem genellikle buhar kullanılarak besleme gazının katalitik olarak parçalanması suretiyle yapılmaktadır. Sentez gazı elde etmenin ikinci yolu ise kısmi oksidasyondur. 19

20 ikinci AŞAMA Sentez gazından metanolün katalitik sentezidir. Bu aşamaların her biri, gerçekleştirilmek istenilen herhangi bir uygulama için en uygun olanakların sunulduğu birçok yol ve teknoloji kullanılarak yapılabilmektedir.buharın geleneksel yöntemlere göre yeniden oluşumu (reformu), sentez gazı üretiminde kullanılan en basit ve en geniş kullanımı olan yöntemdir. Metanol üretiminde temel basamaklar sabit olup, verimliliğin arttırılması amacıyla sentez gazının hazırlanması aşamasında farklılıklar bulunmaktadır. 20

21 Bu proses ile sonuçta kayda değer bir miktarda hidrojen de oluşmaktadır. Karbondioksit için uygun harici bir kaynak mevcut ise, oluşan fazla hidrojen de ilave metanol elde etmek üzere kullanılabilmektedir. Fazla hidrojenin su oluşturmak üzere yakılması ve bu esnada aşağıdaki kısmi oksidasyon reaksiyonu ile açıklanabilen buharın yeniden oluşması işlemi, gaz haline dönüştürme prosesleri arasında en çok tercih edilen modeldir. Son reaksiyon denkliğinde oluşan karbondioksit ve hidrojen baştaki hidrojen ile tepkimeye girdiğinde ilave metanol oluşabilmektedir. Ancak bu yüksek düzeydeki verimlilik daha fazla yatırım maliyetini de beraberinde getirmektedir. Metanol üretiminde amaç; Hammaddede bulunan karbonun maksimum verimle metanole dönüşmesidir. 21

22 Sentez basıncı yükseldikçe, Karbon monoksitin, karbon dioksite olan molar oranı attıkça, İnert oranı düştükçe Besleme hızı düştükçe, karbon verimi de artar. Metanol üretiminde, ICI, Topsoe, Lurgi gibi farklı prosesler kullanılmakta bu proseslerin temel akışı aynı olmakla birlikte kullanılan ekipman ve proses şartlarında değişiklik bulunmaktadır. LURGi PROSESi AKIM ŞEMASI 5 22

23 İki proseste de genel akış diyagramları benzer fakat reaktör tipleri farklıdır. Lurgi de işlem tek adımda borular içine yerleştirilmiş katalizörler üzerinde gerçekleşirken, ICI prosesinde ise reaktör katalizör yataklarından oluşmuştur. Ara soğutmalar yapılarak dönüşüm elde edilir. Lurgide ise dıştan çeket tipi ile soğutma yapılır. Metanol üretim maliyetini düşürmek üzere dünya çapında çalışmalar yapılmakta olup,elde edilen ham metanolün, distile edilerek, daha stabil bir hale geçmesi sağlanmakta ve içerisinde bulunan su miktarı ekonomik olarak taşınabileceği seviyelere düşürülmektedir. Doğal gazdan (nafta, ağır yağ fraksiyonları veya kömür de kullanılabilir), buharla sentez gazının, bundan da düşük-basınç ve yüksek sıcaklık koşullarında metanolün elde edildiği bir prosestir. Metanol prosesi üç kısımda tamamlanır. I. Sentez gazının hazırlanması, II. Metanol sentezi, III. metanol saflaştırma. Bu üç bölüm, ısı geri-kazanma ve geri-dönüş akımları nedeniyle birbiriyle sıkı bir ilişki içindedir. 23

24 Sentez Gazının Hazırlanması: Doğal gazın buharla reforming işlemine sokulmasıyla elde edilir. Gaz önce de-sülfürize ünitesine(1) gider; kükürdü temizlenir. Sonra bir saturatörden(2) geçirilir; burada proses kondensatı buharlaştırılarak proses buharı üretilir. Bir miktar daha proses buharı ilave edilir ve birleştirilen gazlar, reforming fırınında 880 o C sıcaklık ve 20 bar basınç altında bir nikel katalizör üzerinden reaksiyona sokulur. Elde edilen sentez gazı bir karışımdır; hidrojen karbon oksitleri, buhar ve reaksiyona girmemiş metan. Gaz karışımı buradan soğutucuya gider çevre sıcaklığına kadar soğuduktan sonra, kompresörle sentez basıncına sıkıştırılır ve sentez bölümüne geçer. 24

25 Metanol Sentezi: Sentez bölümü, Bir sirkülatör (3), konverter (dönüştürücü)(4), ısı kazanma, değiştiriciler ve ayırıcıdan(5) oluşur. Büyük fabrikalarda bu bölümün çalışma basıncı bar arasındadır Konverterde bakır bazlı bir katalizör bulunur ve çalışma sıcaklığı o C dir. Reaksiyon, denge konumuyla kontrol edilir; konverter çıkışında metanol konsantrasyonu nadiren %7 yi aşar. Konverter akımı 40 o C ye soğutularak metanol yoğunlaştırılır ve reaksiyona girmemiş gazlarsirkülatöre geri döndürülür. Geri dönen gaz akımının bir kısmı, azot, argon, metan ve fazla hidrojeni uzaklaştırmakta kullanılır. Bu kısımdan, reformerde yakıt olarak faydalanılır. Metanol Saflaştırma: Ayırıcıdan çıkan ham metanol, su ve az miktarda yan ürünler içerir; bunlar, iki-kolonlu bir distilasyon sistemiyle uzaklaştırılır. Birinci kolon(6), eterler, esterler ve düşük kaynayan hidrokarbonlar gibi hafif ürünleri ayırır. İkinci kolon(7)da su, yüksek alkoller ve yüksek hidrokarbonlar ayrılır. 25

26 TÜRKİYE DE METANOL ÜRETİMİ Türkiye de, sanayi girdisi olarak kullanılacak miktarlarda yukarıda bahsedilen yöntemlerle metanol üretimi söz konusu değildir. Ancak çeşitli üretimlerde yan ürün olarak metanol elde edildiği bilinmektedir. Örneğin, kapsulden ham morfin üretimi sırasında fermantasyon süreci sonrasında yan ürün olarak metanol üretilmektedir. Ayrıca DMT (Di Metil Terefitalat) üretiminde metanol kullanıldıktan sonra, kullanılan metanolün geri kazanımı da söz konusu olabilmekte ve geri kazanılan metanol de, DMT üretiminde tekrar değerlendirilmektedir. DÜNYA DA METANOL ÜRETiMi Metanol sektörü, dünya genelinde 12 milyar dolardan fazla bir ekonomik değer taşıyan ve doğrudan veya dolaylı olarak yaklaşık kişinin istihdam edildiği bir sektördür yılında, küresel metanol tüketimi tona ulaşmıştır.çin şuan metanolün en büyük üreticisi ve tüketicisidir. Çinde önümüzdeki birkaç yıl içinde metanol üretiminin 60 milyon tonu aşması bekleniyor. 26

27 Alternatif bir yakıt olarak metanol ün kullanımı 1980 lerden beri, özellikle yakıt hücreleri ve içten-yanmalı motorlarda araştırılmaktadır. Metanolün en önemli dezavantajı, sıkıştırarak tutuşturmalı motorlarda tutuşma davranışının kötü oluşudur. Bu problemin üstesinden gelebilmek için çeşitli çözümler üretilmiştir. Bunlardan biri ilave ateşleme kaynakları (ateşleme kıvılcımı) kullanılmasıdır, ancak bu yaklaşım bujilerin kömürleşmesi gibi bir tehlike doğurmaktadır. İkinci çözüm ise çeşitli katkı maddeleri, örneğin metil-tersiyer-butil eter, MTBE veya dimetil eter, DME, ile tutuşmayı güçlendirmektir. Günümüzde yürütülmekte olan araştırmalar bu ikinci çözüm üzerinde yoğunlaşmaktadır. Katkı maddeleri de değişik şekillerde uygulanabilir. En uygunu metanolün tamamını dimetil eter e (DME) dönüştürmektir. DME, metanole nazaran daha iyi tutuşma özelliğine sahiptir. Dönüşüm, tesislerde veya araçda yapılabilir. Metanol aşağıdaki dehidrasyon (su çıkışı) reaksiyonuna göre, katalitik olarak DME e dönüştürülür. Elde edilen DME-su karışımı yakıt olarak motora enjekte edilir. 2CH 3 OH CH 3 OCH 3 (DME)+H 2 O 27

28 METANOLÜN ZARARLARI Metanol zehirlenmesinin sonuçları olarak; Beyin fonksiyonlarının etkilenmesi, Beyindeki hücrelerin ölmesi, Ani körlük, Karaciğer yetmezliği, Ölüm, METANOLÜN ZARARLARI KOLONYADAKİ TEHLİKE Hemen hemen günlük yaşantımızın her anında serinlemek, ferahlamak, bir anlık nefes rahatlığı yaşamak için kullandığımız kolonyanın dikkat edilmediği takdirde ne kadar tehlikeli olduğuna değinelim Kolonya alırken ucuz olmasına aldanıp almanız tavsiye edilmiyor. Zira etil alkol yerine metil alkol kullanılan ( genelde ucuz kolonya imalatında yapılıyor bu ) kolonyalar sedef hastalığına sebep oluyor İnsan sağlığına, cilde zararlı olan metil alkol ciltte özellikle elde kepeklenme, kızarıklık, kaşıntı ve çatlamaya sebep oluyor METİL ALKOL (METANOL) ZEHİRLENMESİ ( SAHTE İÇKİ ) İçki yapımında etil alkol yerine metil alkol kullanılması insan sağlığına önemli derecede zararlı etki yaratır. metil alkol önce yavaş olarak formaldehite ve formik aside dönüştürülür. Bu dönüşüm etil alkole oranla 5-10 kere daha yavaş oluşur. Yavaş yıkılım, metil alkolün organizmada birikimine neden olur. Metil alkolün, değişikliğe uğramadan zararsız ve sadece sarhoş edici bir etkisi var iken formik asid (format) yüksek toksisiteye sahiptir. Bu durum sonucu ölümler yaşanabilir. 28

29 TEŞEKKÜR EDERİZ ŞULE ŞAHİN GİZEM GÜL DENİZ GÖKSU ELMAS TOKGÖZ LABSA(LİNEER ALKİL BENZEN SÜLFONİK ASİT) 29

30 LABSA NEDİR? Lineer alkil benzen sülfonik asitin kısaltılmış ismidir. Lineer alkil benzenin sülfirik asitle sülfolanması sonucu oluşur. Her türlü temizleme ürününde temizleme amaçlı yağ sökme gücü yüksek anyonik yüzey aktif maddedir. TARİHÇE 1952 yılında bazı nehir ve evsel atık sularında köpüklenme görülmüş, deterjan aktif maddesi olarak kullanılan dallanmış Alkil Benzen in sularda tam çözünemediği kanısına varılmıştır. Bunun üzerine biyolojik çözünürlüğü daha yüksek olan Lineer Alkil Benzen(LAB) kullanımı ön plana çıkmıştır. Tamamen çevresel faktörlerden ötürü kullanılmaya başlanan Lineer Alkil Benzen den üretilmiş deterjanlar farklı alanlarda da iyi sonuçlar doğurmuştur: temizleme özelliği artmış, düşük viskoziteli pasta ve karışım elde edilmiştir. 30

31 1965 yılında Amerika Birleşik Devletleri nde deterjan üretiminde tamamen LAB kullanılmaya başlanmıştır yılında LAB ın sülfirik asitle sülfolanması sonucu LABSA elde edilmiş ve o tarihten bu yana sıvı, jel veya toz deterjan üretim proseslerinde LABSA ana yüzey aktif maddesi olarak kullanılır. KİMYASAL VE FİZİKSEL ÖZELLİKLER Kimyasal Formülü: CH 3 (CH 2 ) 11 C 6 H 4 SO 3 H Özgül Ağırlığı: 1.2 g/cm 3 Özellikleri : Alkil, benzen, sülfirik asitin bir karışımıdır. Flash noktası: C 31

32 Görünümü: Kahverengimsi sıvı Erime Noktası: 10 0 C Kaynama Noktası: C Moleküler Ağırlığı: gr Kimyasal Adı: Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid LABSA, yüksek viskoziteli bir sıvıdır. 32

33 KULLANIM ALANLARI LABSA günümüzde sıvı, jel veya toz deterjan üretim proseslerinde ana yüzey aktif madde olarak kullanılmaktadır. LABSA nın Kostik Soda (Sodyum Hidroksit, NaOH) ile nötralize edilmesi ve gerekli katkı maddelerinin de katılmasıyla istenilen tür deterjan elde edilebilir. Bu katkı maddeleri, üretilen deterjanın kullanım alanı ve çeşidine bağlı olarak çeşitli konsantrasyonlarda STPP, optik beyazlatıcılar, fosfonatlar, enzimler ve esanstır. İritasyonu yüksek olduğundan kozmetik ürünlerde tavsiye edilmez. Tekstil sektöründe ise merserize ve yıkama ajanı olarak kullanılır. 33

34 LAB(LİNEER ALKİL BENZEN) ELDESİ 1.UYGULAMA C10 C14 lineer parafinlerden, dehidrojenasyon ve seçici hidrojenasyon reaksiyonları ile alkillerin, bunlarla da benzenin alkilasyonuyla lineer alkil benzenin elde edildiği bir prosestir. 2.PROSESİN TANIMI Lineer parafinler, 1 numaralı reaktörde dehidrojene edilerek lineer olefinlere dönüştürülür. Reaktör çıkışında 2 numaralı ayırıcıya gelerek gaz ve sıvı faz ayrılır. Sıvı faz 3 numaralı reaktöre verilir burada ayırıcıdan gelen di olefinler mono olefinlere çevirilir. Bu reaktöründen çıkan karışımdaki hafif ürünler 4 numaralı sıyırıcıdan geçirilerek uzaklaştırılır. Olein-parafin karışımı 5 numaralı sabit yataklı reaktöre gider ve burada benzenle reaksiyona girerek lineer alkil benzen oluşur. 34

35 Reaktörden çıkan karışım 6 numaralı fraksiyonlama bölümüne girer ve reaksiyona girmemiş benzen ayrılarak ilk bölüme geri gönderilir. LAB ve diğer ağır alkilatlar 8 numaralı işleme kolonunda ayrılır; kolonun altından ağır alkilatlar üstünden ise LAB alınır. Proseste atık akımı yoktur. Kullanılan katalizörler korozif değildir ve kullanım sırasında özel önlemlere gereksinim olmaz. Genellikle vanadyum penta oksit katalizör olarak tercih edilir. 3.VERİM Ağırlıkça 100 kısım LAB üretimi için, 76 kısım lineer parafinler ve 33 kısım benzen tüketilir. Elde edilen LAB ın sülfolanabilme özelliği % 99 dur. 35

36 LABSA ÜRETİM REAKSİYONU LAB (Lineer Alkil Benzen) ın sülfolanması (SO 3 bağlanması) reaksiyonu ile üretilir. Reaksiyonekzotermiktir (40,6 kcal/mol) ve reaksiyon sıcaklığı40 C ile 50 C arasında tutulmalıdır. Sıcaklık artışı nihai ürünün kalitesini etkilemektedir. SÜLFOLAMA İŞLEMİ Sulfonasyon tesisi " Sulphurex" adı verilen proses prensiplerine göre çalışır. "Sulphurex" prosesi ise çeşitli organik maddelerin gaz halinde SO ile sulfonasyon ve sulfotasyon yapıldığı bir prosesdir. SO 3 elementel kükürdün katalitik oksidasyonu ile elde edilir.sulphurex prosesi ile düz zincirli veya dallanmış alkil benzenlerin, doğal veya sentetik gaz alkollerinin, etoksile alkollerin ve genellikle deterjan sanayinde kullanılan bütün hammaddelerin sulfonasyon ve sulfotasyonunu gerçekleştirmek mümkündür. Ayrıca, bu proses ile alkil benzenlerin, yağ alkolleri, etoksile alkoller, toulen veya ksilen ile birlikte sulfonasyonu da yapılabilir( Co-sulfonasyon ). 36

37 Kuru hava, kükürt yakma fırınına gönderilir ve burada erimiş kükürdün yanarak SO 3 ye dönüşmesi sağlanır. Kükürt eritme grubu, aralarında filtreler bulunan çok bölmeli bir eritme tankı ve özel dozaj pompasından oluşmaktadır. Kükürdün bir dozaj pompasıyla hassas miktarlarda kükürt fırınına pompalanabilmesi için eritilmesi gerekir. Erimiş kükürdün akışkanlığı C sıcaklıkları arasında en fazla olup bu sıcaklık aralığının altında ve üstünde akışkanlık azalarak dozaj pompasının çalışmasını güçleştirir,hatta imkansız kılar. Kükürdün eritlmiş halde tutulması 5 atü lık buhar kullanılarak gerçekleştirilir. Kükürt eritme tankı tesisin bir günlük ihtiyacını karşılayabilecek kapasiteye sahip ise de tanka 4 saatte bir kükürt beslenmesi tankta ki kükürt seviyesinde büyük oynamaların olmaması için gereklidir. Kükürt eritme tankı çift ısıtma sistemi ile donatılmıştır, bölgelerin içindeki serpantinler ve tankın dibine kaynatılmış yarım tüpler. Normal şartlarda sadece serpantinlerin buharı açılır. Dipteki yarım tüpler tankın temizlenmesi sırasında kullanılır. Kuru hava kükürt yakma fırınına gönderilir ve burada erimiş kükürdün yakılarak kükürt dioksit e dönüşmesi sağlanır.reaksiyon mekanizması aşağıdaki gibidir S + O 2 SO 2 Kükürt fırınını 660 ±10 C sıcaklıkta terkeden SO + hava karışımı bir hava soğutmalı yatay eşanjör ile 450 ±10 C a soğutulur ( U eşanjöründe 500 C soğutulur) ve bu sıcaklıkta kataliz kulesine girerek burada kükürt trioksit e, SO, dönüştürülür. Kataliz kulesi çok katlı olup her katta vanadyum pentaoksit katalizör kullanılır. Kataliz katları arasında SO 2 nin SO e dönüşmesinden açığa çıkan ısının alındığı hava soğutmalı yatay eşanjörler bulunur. Her hangi bir yanıcı maddenin O2 ile birleşmesi bir yanma reaksiyonudur. Her yanma reaksiyonunun sonucunda da mutlaka ısı açığa çıkar. Kataliz kulesinden çıkan SO hava soğutmalı dikey eşanjör vasıtasıyla 50 C civarında soğutulur ve bu sıcaklıkta sülfonatörlere girer. Eşanjörlerde 200 C dan daha yukarı sıcaklıklara ısınan soğutma havası silikagel rejenerasyonunda ve kulede sıcak hava jeneratöründe girdi olarak kullanılır. 37

38 Tesis ilk devreye alınırken kataliz bir ilk ısıtma grubu yardımıyla verimli bir SO 3 dönüşümü için gerekli sıcaklığa getirilir.reaksiyon mekanizması aşağıdaki gibidir. SO 2 + 1/2 O 2 SO 3 Sülfonasyon prosesinin temel prensibi, sülfolanacak olan hammaddenin SO 3 gazı ile stokiyometrik oranlarda karıştırılmasıdır.lab'ın sulfonasyonunda, sulfolanmış ürün son sulfonatörden olgunlaştırma (maturatör) reaktörüne geçer ve burada sulfonik asit içinde çözünmüş SO 3 gazının LAB ile sulfonasyon reaksiyonu tamamlaması sağlanır. 38

39 BİZİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ HİTİT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KİMYASAL TEKNOLOJİ SUNUMU HAZIRLAYANLAR : JELATİNLER MELİKE UYSALER SENA ÖZDEN ENİSE GÜRDOĞAN FATMA ŞEN

40 JELATİN NEDİR? Jelatin, sığır ve domuz gibi hayvanların bağ dokularından ekstrakte edilen kollajenin kontrollü şartlarda kısmi hidrolizi ile üretilen bir proteindir. BİLEŞİMİ Ticari olarak üretilen jelatin; % 83 protein % 15 su % 2 mineral tuzlar içerir. 40

41 TARİHÇESİ 8000 YIL ÖNCE: Biyolojik Yapışkan 5000 YIL ÖNCE: Antik Mısırlılar Mobilya Yapıştırıcısı : İngiltere Kralı HENRY nin Ziyafetlerinde Menüde Yemek Olarak Napolyon Dönemi: Gıda Maddesi Olarak Değerinin Anlaşılması İngilizlerin Fransızları Kuşatmasında Protein Kaynağı Olarak Kullanılması TARİHÇESİ Ondokuzuncu asrın ortalarına kadar jelatin elde etmek zor bir işti. İlk jelatin üretiminde; Buzağı bacakları büyük bir tencerenin içine su ilave edilerek konuldu. Birkaç saat kaynatıldıktan sonra ayaklar dışarıya alındı. 24 saat bekletildikten sonra, en üst yüzeyde bir yağ tabakası toplandı. Bu tabaka sıyrılarak dışarıya alındı. Geriye kalan kitle jelatin yoğunluklu bir kitle olarak elde edildi. 41

42 Daha sonraları bazı üreticiler elde ettikleri jelatini öğüterek ince toz haline getirdiler veya yapraklar halinde kestiler. Bu gelişmeden sonra jelatin artık ticari bir mal olarak satışa sunuldu yılında ilk patenti bir sanayici tarafından alındı. Gelişmeler hızla ilerleyerek arasındaki 40 yıl içinde gıdalarda jelatinin kullanımı 6 kat artış gösterdi. Bugün dünya üzerinde yılda ton jelatin tüketilmektedir. Türkiye nin yıllık tüketimi ise 5000 ton civarındadır. Bu tüketimin tamamı ithal yolu ile karşılanmaktadır. TÜRKİYE DE ÜRETİM VAR MI? yılında Uşak ta Türkjel adında bir jelatin fabrikası kurulmuş 2010 yılında ise üretime başlamıştır. 42

43 2. Balıkesir Gönen de kurulan Seljel firmasının 2010 yılında sığır derisinden jelatin üretimine başladığı ve yaklaşık 2000 ton/ yıl kapasite ile çalıştığı anlaşılmaktadır. JELATİNİN HAMMADDESİ NEDİR? % 26 % 28 % 46 SIĞIR DERİSİ DOMUZ DERİSİ DİĞER 43

44 JELATİNİN ÖZELLİKLERİ Vücut sıcaklığında erir. Suda kolaylıkla çözünür. Tatsız ve kokusuzdur. Üretim koşullarına ve ham maddesine bağlı olarak farklı molekül ağırlıkta ve özellikte üretilebilir. Jelleştirici, kıvam arttırıcı, köpük önletici, film oluşturucu olarak kullanılır. JELATİN ÜRETİMİ 44

45 1.Ön İşlemler Ham maddenin tam olarak temizliğinden sonra, ham maddenin kökenine bağlı olarak uygulanan farklı ön hazırlık işlem adımlarını içerir. Jelatin üretiminde, prensip olarak iki işlem metodu kullanılır: 1. Asit işlem metodu-a tipi jelatin için 2. Alkali işlem metodu-b tipi jelatin için 45

46 Asit işlem metodu-a tipi jelatin için: Ham madde(öncelikle domuz derisi) İlk olarak bir üç günlük hazım işlemine tabi tutulur. Burada malzeme asitle muamele edilir ve hemen sonra jelatin çıkartma işlemine başlanabilir. Alkali işlem metodu-b tipi jelatin için: Bu işlem, birkaç haftalık bir zaman periyoduna yayılır ve sakin bir şekilde kollajen yapısını değiştirir. Burada yalnız kemik ve deri parçaları kullanılabilir. Bu yolla üretilen Kollajen sıcak suda erimiş şekildedir. Ekstraksiyon Ön işlem görmüş malzemeye daha sonra sıcak su ilave edilir ve çok kademeli ekstraksiyon işlemi başlatılır. Düşük sıcaklıkta elde edilen ilk jelatin fraksiyonları en yüksek derecede jelleşme konumuna sahiptir. Yaklaşık %5 lik solüsyon elde edilir. * Bu işlem, jelatinin en küçük parçasının kaynar su kullanılarak ekstraksiyonu yapılıncaya kadar devam eder. Tamama çok yakın Malzeme daha sonra taze ve sıcak su kullanarak ekstarksiyon işlemine tabi tutulur. olarak ekstraksiyon sonucu ürün elde edilir. 46

47 ARITMA Ekstraksiyon işleminden elde edilen yaklaşık %5 lik jelatin solisyonu, yüksek performanslı seperatörlerin kullanımı ile yağ ve lif artıklarından arındırılır. Ön arıtma, temizleyiciden geçirilmesi ile tamamlanır. Ön tabakalama filtreleri ki, azami derecede ince partikülleri tutmayı sağlarlar ve arkasından meşrubat sanayiinde kullanılana benzer selüloz plaka filtrelerinden geçirilir. Arıtılmış malzeme daha sonra iyon alıp veren reçine içeren kolonlardan geçirilirken, şartlara bağlı olarak, kalsiyumdan,sodyumdan, asit artıklarından ve diğer tuzlardan, jelatin serbest hale getirilir. Konsantrasyon Ön ısıtma donanımlı çok kademeli vakum evaparatorler, jelatin solüsyonunu sterilize etmek için kullanılır. Aynı zamanda enerjinin minimum kullanımı ile, seyreltik çözeltiden yumuşak bir tarzda su uzaklaştırılarak bal kıvamında bir konsantre elde edilir. Yüksek viskoz özellikteki solüsyon, daha sonra tekrar selüloz plakalardan oluşan filtrelerinden geçirilir. Herhangi kalmış kalıntılar da uzaklaştırılmış olur. 47

48 KURUTMA Bunlar son işlemlerdir ancak, müşterinin özel istekleri veya farklı uygulamalar için jelatinin önceden hazırlanmasını gerektiren zincirde çok önemli adımlardır. Bu şartlar sebebi ile farklı öğütücüler ve blenderler kullanılır. Silolara doldurulduktan sonra kalite kontrol laboratuarı tarafından son kontrollar yapılır çuval, Yüksek derecede konsantre edilmiş jelatin solüsyonu, daha sonra potansiyel tehlikelere karşı tekrar sterilize işlemi olarak, hızla yüksek sıcaklıkta bir sterilizasyon işlemine tabi tutulur, soğutulur ve katılaştırılır. Bu işlem, kurutucu tablası üzerinde eşit olarak dağılmış jelatin nodullarını üretir. Burada kıllanılan filtreleme, yıkama, ön kurutma ve filizlenmeyi önleyen hava jelatini kurutur. Harmanlama Kurutucuyu terk etmek üzere şimdi sert ve kırılgan jelatin parçalanarak alınır ve aynı parça ebatlarına getirmek için öğütülür. Bu formda, bir sonraki işleme gerek oluncaya kadar Öğütme, Eleme ve depoda depolanır. 1000, 2000 kg. lık yığınlar olarak kullanıma gitmeden önce kimyasal, fiziksel ve bakteriyel olarak testleri yapılır. 48

49 KULLANIM ALANLARI Jelleştirme ajanı Yapı Sağlayıcı Bağlam Ajanı Kolloidal Yapıyı Koruyucu Koruyucu Film Oluşturucu Koyulaştırıcı Emülgatör Stabilizatör Yapışma Ajanı GIDA SEKTÖRÜNDE 49

50 TIP ve FARMAKOLOJİDE Serumlarda (plazma ikamesi olarak) Sert ve Yumuşak Kapsüllerde Vitamin Kaplama Materyallerinde Pastillerde Tabletlerde Damlaların Üretiminde Macun kaplamalarında Sünger Üretiminde Yeni Geliştirilen Aşıların Formülasyonlarında FOTOĞRAFÇILIK Modern gümüş bromür materyallerin X ışını filmlerinin üretiminde Kağıt Kaplamalarda KOZMETİK Şampuan, oje ve nemlendiricilerde Parfüm, renklendirici TEKNİK UYGULAMALARDA Bakteri Kültürü Polimerizasyon emülsiyonlarında Bilgisayar, telefonlarda ekran koruyucu Yapıştırıcı 50

51 JELATİN YERİNE KULLANILABİLECEK MADDELER Jelâtine benzer fonksiyon gösterebilecek bitki kaynaklı maddeler bulunmaktadır. Jelâtin yerini alabilecek maddeler şunlardır: agar, karajenan, pektin, ksanthan gum ve gluten. Agar Agar-Agar; jelöz, Çin balık tutkalı, Japon balık tutkalı, Bengal balık tutkalı veya Seylan balık tutkalı olarak da bilinir. Bazı deniz yosunlarından elde edilen bu madde, jelâtin benzeri bir üründür ve dondurma, şekerleme, süt ürünleri gibi gıdalarda koyulaştırıcı olarak kullanılır. Ayrıca kâğıt ve ipekte sınıflandırma ve yapışkanlarda bulamaç hâline getirmek maksatlı kullanılmaktadır. Kozmetik ürünlerinde, et konservelerinde, tıbbî kapsüllerin, merhemlerin üretiminde, diş kalıplarında jel olarak Laboratuvarlarda ise, bakterileri çoğaltmada besi yeri olarak kullanılır. 51

52 Karajenan Karajenan, Kızıldeniz yosunundan çıkartılan bir polisakkarittir. Karajenanın sulandırılmış çözeltileri yüksek konsantrasyonlarda jel oluşturabilmektedir. Jel tipindeki tatlılarda sık olarak kullanılır. Gluten Tahıl tanelerinden nişastanın ayrılması neticesi, geride kalan dayanıklı ve yapışma özelliği olan bir maddedir. Bu ürünün tadı ve kokusu, jelâtinden daha iyidir. Ayrıca gluten proteini vücut tarafından daha kolay sindirilir. Pektin Bitki dokularının hücre duvarlarında bulunan bir polisakkarittir. Limon ve portakal kabuğu, pektinin en zengin kaynaklarındandır. Bu maddeler yaklaşık % 30 seviyelerinde polisakkarit ihtiva eder. Ayrıca bu madde elma, çekirdeksiz kuru üzüm ve narda da bulunur. JELATİN KODLARI NELER? PEKTİN (bitkisel-elma kabuklarindan elde edilir) E 440 AGAR-AGAR (bitkisel-bir cins deniz yosunundan elde edilir) E 406 GUARK TOHUMU (bitkisel) E 412 MODİFİYE NİŞASTA (bitkisel) E 1400-E 1450 KITRE ZAMKI (bitkisel) E 413 ARAP ZAMKI (bitkisel) E 414 ALGİNATLAR (bitkisel) E 401-E 404 KARRAGENAN (bitkisel) E

53 PEKİ İÇERİĞİ BELİRTİLMEYEN JELATİNİN KODU NE? GÜNDEMDEKİ JELATİN 53

54 54

55 55

56 56

57 Geçmişten gelen bilgilerle geleceğe giderken bizi dinlediğiniz için teşekkür ederiz ETİLEN OKSİT CİHAN GÖRKEM KILCI SENA BUĞDAY GAMZE HANCIOĞLU SİNEM LOKA

58 İÇİNDEKİLER ETİLEN OKSİT FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLER KULLANIM ALANLARI STERİLİZASYON SAĞLIĞA ETKİLERİ SHELL PROSESİ ÜRETİM YÖNTEMLERİ 115 ETİLEN OKSİT NEDİR? CH 2 -CH 2 -O Havadan ağır, eter benzeri kokuya sahip, renksiz, yanıcı ve zehirli bir gaz Birçok organik solventte erir

59 FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLER Moleküler Ağırlık : Fiziki Durum (gaz,sıvı, katı) : Gaz E.N. : -112 C K.N. : 10.4 C Yoğunluk (gaz,1 atm,20 C ) : kg/m³ Özgül Ağırlık (hava = 1) : 1.5 Buhar Basıncı (20 C ) : 1.4 bar Kritik Sıcaklık : -240 C Parlama Noktası (Açık kap) : C Çözünürlük (H 2 O ) : Çok çözünür / tepkimeye girer. Kendiliğinden Tutuşma Sıcaklığı : 440 C Patlama Sınırları : Havanın ağırlıkça % KULLANIM ALANLARI Kimyasal madde Etilen glikol Glikol eter Etanolamin Sterilizasyon Tıp Optik aletler Dezenfektan Tıbbi malzeme Gıda Taşıt araçları

60 ETİLEN OKSİT STERİLİZASYONU Düşük ısı (37-60 C ) Standart süre 54 C- 1 saat sterilizasyon-12 saat havalandırma 38 C- 4,5 saat sterilizasyon-36 saat havalandırma Basınç Nem 119 E.O Sterilizasyonu için; Malzemeler uygun koşullarda dekontamine edilmelidir. Gazın steril edilen malzemenin ücra köşelerine ulaşması sağlanmalıdır. Uygun paketleme materyali kullanılmalıdır

61 Etilen oksit sterilizasyonunda %100 etilen oksit gazı veya etilen oksit gazının patlayıcı ve yanıcı özelliğini daha aza indirmek için bazı gazlar (CFC, HCFC, CO2,N2) kombine edilerek de kullanılıyor. % 10 E.O. %90 HCFC % 8,5 E.O. %91,5 CO2 121 AVANTAJ DEZAVANTAJ

62 İNSAN SAĞLIĞI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ İnsanlarda kanserojen etkisinin olduğu kabul edilir. Üreme sistemine toksitik etkisi vardır Solunum yolu ve deriden emilir. Solunması halinde solunum yolları, merkezi sinir sistemi, akciğer, karaciğer, yumurtalık ve böbreklerde bozukluklara sebep olur. Sıvı etilen oksitin cilt ve gözle temas etmesi halinde ise çok şiddetli yanıklara sebep olur 123 ÜRETİM YÖNTEMLERİ Klorhidrin prosesi ile etilen oksit üretimi Direkt oksidasyon prosesi ile etilen oksit üretimi Etilenin hava ile yükseltgenmesi Etilenin 0 2 ile yükseltgenmesi

63 SHELL PROSESİ

64 TEŞEKKÜR EDERİZ 127 HİTİT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DODESİL BENZEN Saniye DERETARLA BİÇER Zehra ÖZBEN Neslihan ERAT Metin BİLİCİ 64

65 DETERJAN VE SABUN Yüzyıllardan beri kullanılan sabunun yağ asitlerinin sodyum ve potasyum tuzları olduğunu daha çok sodyum stearat ve sert sularda kullanıldığında oluşan Ca ve Mg stearatların suda çözünmediği ve yıkama temizleme işlemini yerine getirmediği bir gerçektir. Deterjanı kullanmaya iten sebepler vardır. Bitkisel yağların miktar olarak azlığı sebebiyle deterjanlara ihtiyaç ortaya çıkıyor. Deterjan üretiminin ucuz ham maddelere dayanıyor olması, sert sularda, asidik sularda sabunlara göre yıkama temizleme görevini daha iyi görmesi de deterjanı kullanmaya iten sebelerdendir. İlk deterjanlar tekstil endüstirisinde karşılaşılan sabunun dezavantajlarını gidermek için geliştirildi. 65

66 Deterjanın üretimine kadar dünyamızda temizleme maddesi olarak sadece sabun kullanılmaktaydı. Yeni temizleme maddelerinin bulunması için yapılan çalışmalardan sonra ham petrolden sentetik yolla elde edilen hammadde ile deterjan üretilmesine başlandı. Deterjanlar, her biri temizlemede ayrı bir görev yapan, pek çok maddenin çok kompleks bir karışımıdır. Deterjanlar,yağları emülsiyonlaştıran ve süspansiyon halindeki kirleri tutabilen kapiler aktif temizleyici maddelerdir. Sabun bitkisel, hayvansal yağların yada yağ asitlerinin alkalilerle (NaOH,KOH) reaksiyona girmesi sonucu üretilen temizlik malzemesidir. 66

67 Sabun ve deterjanların kimyasal yapısı çok farklı olduğundan temizleme işlevindeki etkileri de farklıdır. Sabun asidiktir ve sert sularda etkili değildir. Buna karışık deterjanlar bu tip sularda etkilidir. SABUNUN TARİHÇESİ Geçmişi M.Ö. altı binlere kadar uzanan sabun kullanımı, zamanla günlük yaşantımızın önemli bir parçası haline geldi, vazgeçilmez oldu. Sabun niteliği taşıyan maddelerle ilgili ilk yazılı belge ise, Mezopotamya'da M. O. III. bin yıldan kalma kil tabletleri... Bu tabletlerde, potasyum ve yağla karıştırılarak elde edilen bir maddeden söz ediliyor. 67

68 Gerçek anlamda bilimsel sabun yapımı ise, 18. yy'da da Michel Eugene Chevreul'un katkılarıyla, önceden belirlenen kesin amaçların elde edilmesini sağlayan kimyasal formüllerin ortaya konmasıyla başlıyor. Buhar makinesi gibi buluşların gerçekleşmesiyle de, sabun yapımı gerçek bir sanayiye dönüşüyor. Sabunun sert sularda eritildiği zaman yeterince köpürmemesinin yol açtığı sakıncayı giderme çalışmaları, 1930'lu yıllarda ABD'de ilk deterjanların ortaya çıkmasını sağlıyor ve o tarihten bu yana deterjan yapımı da önemli bir sanayi dalına dönüşüyor. Petrol ürünlerinin izomerizasyon tekniği geliştikten sonra Dodesil Benzen üretimi başlamış dolayısıyla deterjan ham maddesi olarak Sodyum Dodesil Benzen Sülfonat üretimi deterjan endüstrisine hakim olmuştur.1950 yılında sabun üretimiyle aynı düzeyde olan deterjanlar 1970 yılında toplam temizleyicilerin %85 ini oluşturacak kadar hızlı yayılmıştır.bu maddelerin rastgele üretilmesi ve çevreye dağılmasıyla suların kirlenmesinde olumsuz etki meydana getirmiş ve bu konuda bazı ülkelerde bazı önlemler alınmıştır. 68

69 Ülkemizde ise Petkim tarafından 1965 den beri DDB üretilmeye başlanmış ve 1986 yılına kadar deterjanlar aktif maddesi olarak sadece DDB kullanılmıştır.1986 yılında %50 LAB lı deterjana geçilmiştir. Ülkemizde üretilen deterjanlara atılan dodesil benzen (DDB) yüzey aktif maddesi kimyasal yapısında sağlam halkalı gruplar içerdiğinden su ve toprakta bakteri ve enzimlerin etkisiyle oldukça güç çözünmekte dolayısıyla doğada giderek birikmektedir. YÜZEY AKTİF MADDELER Deterjanları oluşturan kimyasal maddelerin büyük bir bölümünü yüzey aktif maddeler oluşturmaktadır. Yüzey aktif maddeler (sürfaktan) ismi sabun, deterjan, emülsiyon oluşturan maddeler, ıslatıcı maddeler için kullanılan genel bir isimdir. Yüzey aktif maddeler veya sürfaktanlarla ilgili modern kavram, sabunları, deterjanları, emülsifiyanları, ıslatıcı maddeleri ve girme (penetrasyon) maddelerini kapsamaktadır. 69

70 Yüzey aktif maddelerin pek çoğu, molekülün bir ucunda suyu çeken (hidrofilik) ve diğer ucunda suyu iten (hidrofobik) bir grup bulundururlar. Hidrofobik ( suyu iten ) Hidrofilik ( suyu seven ) Yüzey aktif maddelerinin hidrofobik kısmı genelde 8-18 karbon içeren düz veya az dallanmış zincirdir, bazı hallerde zincirdeki bazı karbon atomlarının yerine benzen halkası geçmiştir. Örnek olarak C₁₂H₂₅ (dodesil) ve C₁₂H ₂₅C₆H₄(dodesil) benzen verilebilir. Yüzey aktif maddenin içerdiği hidrofilik grup çok farklı olabilir. 70

71 Çevre açısından deterjanların tehlikelerinden biri; deterjanların ana maddesi olan yüzey aktif maddelerin biyolojik parçalanabilirliğidir. Deterjan yapımında en çok kullanılan yüzey aktif madde olan LAB (lineer alkil benzen sülfonat) bakteriler tarafından daha kolay parçalanabilmektedir. Bu madde yağ asitlerinde olduğu gibi düz zincirli bir grup ihtiva eder ve LAB gibi düz zincirli karbon bileşikleri bakteriler tarafından daha kolay parçalanırlar. LAB gibi bakteriler tarafından kolay parçalanır yüzey aktif maddeleri yumuşak deterjan aktif maddesi olarak adlandırılmaktadır. Dodesil Benzen (DDB) gibi dallanmış karbon bileşikleri ise bakteriler tarafından parçalanamamaktadır. DDB gibi bakteriler tarafından parçalanamayan yüzey aktif maddelere de sert deterjan aktif maddesi denilmektedir. AB mevzuatı gereğince deterjanlar 28 gün içerisinde en az %60 düzeyinde parçalanabilir olmalıdır. 71

72 Parçalanmayan deterjanlar su kirliğine neden olmakta, bu kirli suların içme-kullanma sularına karışması sonucu insan sağlığı da etkilenebilmektedir. Bu nedenle deterjan üreticilerinin maliyet pahasına da olsa; parçalanabilirliği yüksek aktif maddeler kullanması gerekmektedir. Deterjanların vücuda ve çevreye olan bu olumsuz etkileri 1945'li yıllarda fark edilmiştir. Doğada kolaylıkla parçalanamayan deterjanların üretimine devam edilirken öte yandan da çevreye olan zararlı etkileri daha az olan maddeler üzerinde çalışılmaya başlanmıştır. Ülkemizde 1986 yılına kadar tamamıyla Sodyum Dodesil Benzen Sülfonat (DDB) kullanılmıştır. 72

73 Bu yıldan itibaren deterjanların toplam aktif madde miktarının en az %50'si parçalanabilir olacaktır hükmü getirilmiştir. Sulardaki deterjan konsantrasyonunun birikimini önlemek amacıyla 1965 yıllarında Linear Alkilbenzen Sülfonatlar (LAS) geliştirilmiştir. Ancak; Özellikle merdiven altı olarak tabir edilen açık olarak satılan deterjanlarda daha ucuz olduğu için Dodesil Benzen (DDB) gibi biyolojik parçalanabilirliği düşük aktif maddeler kullanılmaktadır. YÜZEY GERİLİMİ Oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağı nedeniyle yüzeyde tutunarak su moleküllerini yönlendirir. İş gücü daha fazla yüzey alanı oluşturmak için gerekli Daha fazla enerji ve yüksek yüzey gerilimi için güçlü bağlar gereklidir. Yüzey gerilimi kuvveti belirler.su için yaklaşık 72 Mn/m. 73

74 Su molekülleri aralarında kendilerine yönelmiş yüzey aktif maddeleri karıştırarak tutulur.kuvvet düşürülür. Bazı yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimi yaklaşık 30 mn/m veya daha düşük olarak indirgenebilir. YÜZEY AKTİF MADDELERİN FONKSİYONLARI 74

75 YÜZEY AKTİF MADDE ÇEŞİTLERİ ANYONIK TENSIT KATYONIK TENSIT AMFOTERIK TENSIT NONIYONIK TENSIT 75

76 Labsa ANYONİK TENSİTLER DBS Yağ alkolü sülfat Yağ alkolü eter sülfat R-OH + SO 3 R-SO 3 H R-SO 3 - K + Sabun YÜZEY AKTİF MADDELERE ÖRNEKLER 76

77 SODYUM DODESİL BENZEN SÜLFONAT ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERİN KULLANIMI TEMİZLEME FORMÜLASYONLARI Şampuan El yıkama Banyo jelleri Diş macunu Sabun ve deterjan 77

78 DETERJANLAR DETERJANLARIN HAM MADDELERİ Büyük hacimlerde yüzey aktif organik bileşikler sabun ve deterjan üretiminde kullanılırlar. Deterjanların bileşiminde, yüzey aktif madde, köpük ayarlayıcı ve yüzey aktif maddenin etkisini artıran maddeler yanında %3 oranında katkı maddeleri de bulunur. Yüzey Aktif maddelere örnek alkil benzen sülfonat ve yağ alkolü sülfatıdır. 78

79 Köpük Ayarlayıcı Maddeler : Bu maddeler ya köpüğün sabit kalmasını yada köpüğün azalmasını sağlarlar. Genellikle yüzey aktif madde ile birlikte kullanılırlar. Bu maddelerin ortak bir kimyasal yapısı yoktur. Genellikle her bir yüzey aktif madde için özel bir köpük ayarlayıcı kullanılır. Köpüğün kalıcı olmasını sağlayan maddelere örnek olarak, laurik etanolamit, alkilbenzen sülfonat ve laurik alkolalkilsülfat verilebilir. Köpük azaltan maddeler genellikle hidrofobik maddelerdir. Bunlara örnek olarak da uzun zincirli yağ asitleri, silikonlar ve hidrofobik iyonik olmayan yüzey aktif maddeler verilebilir. Deterjanın Etkisini Artıran Maddeler : Bu amaçla daha ziyade sodyumtripolifosfat gibi kompleks fosfatlar kullanılır. Bu maddeler suda bulunan ve sertlik veren Ca ve Mg iyonlarını kompleks oluşturarak başladıklarından çökmeleri önlenmiş olur. Ayrıca suya geçmiş olan kirlerin çamaşır üzerine tekrar çökmesine mani olurlar. 79

80 Deterjan Katkı Maddeleri : Sodyum silikat, (Na SiO ) çamaşır makinesinin metal kısmını ve tabakları korur. Benzotriazol, Alman gümüşü gibi metalleri korur. Korozyon inhibitörlerinin etkisini artırır. Karboksimetil selüloz, tekrar çökmeyi önlemek için kullanılır. Kumaşın parlak olmasını sağlamak için UV ışığı görünür ışığa çevrilebilen florsan maddeler kullanılır Parfüm, Sabun ve deterjan endüstrisi en fazla parfüm kullanılan endüstrilerdir. DETERJANLARIN ÜRETİMİ 1.Lineer alkilbenzenlerin sülfonasyonu ile deterjan üretilebilir. 2. Dodesil benzenin sülfonasyonu ile deterjan üretilebilir. 80

81 Dodesilbenzenin Sülfonasyonu İle Deterjan Üretimi Yaklaşık 5000kg dodesil benzen cam astarlı 10 m 3 hacimli sülfolama reaktörüne pompalanır. Reaktörde 10 BG turbo karıştırıcı bulunur.reaktörün dışında ayrıca bir soğutucu vardır. Karıştırıcı çalıştırılır, dodesil benzenin sirkülasyonu başlatılır. %20 oleumdan 6250 kg mümkün olduğu kadar hızla katılır. (Genellikle 1,5 2 saat gerekir) Sıcaklığın 30 0C üzerine çıkmasa gerekir. Oleum ilavesi tamamlandıktan sonra karışım 30 0C te 2 saat daha bekletilerek reaksiyonun tamamlanması sağlanır Reaksiyon karışımındaki asit %98,2 H 2SO 4 dir ve dodesilbenzen sülfonik asit ile karışmıştır. 81

82 Fazların ayrılmasını sağlamak için hızla karıştırılan karışıma 1200 kg su katılır. Sıcaklığın 60 0C olması gerekir. Karışımdaki asit %78 H 2SO 4 liktir. 4 saat 60 0C te bekletilir, fazlar ayrılır kg %78 H₂SO₄ ayrılır. (alt faz) Üst fazı oluşturan dodesilbenzen sülfonik aside %20 Na₂CO₃ çözeltisinden 1365 kg katklarak nötrleştirilir. Sıcaklığın 55 0C üzerine çıkmaması gerekir. PH 7,5 8 dir, dodesilbenzen sülfonik asidin sodyum tuzu elde edilir. Dodesilbenzenin yaklaşık %99 u sülfolanır. 82

83 HİTİT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DODESİL BENZEN Saniye DERETARLA BİÇER Zehra ÖZBEN Neslihan ERAT Metin BİLİCİ 83

84 DETERJAN VE SABUN Yüzyıllardan beri kullanılan sabunun yağ asitlerinin sodyum ve potasyum tuzları olduğunu daha çok sodyum stearat ve sert sularda kullanıldığında oluşan Ca ve Mg stearatların suda çözünmediği ve yıkama temizleme işlemini yerine getirmediği bir gerçektir. Deterjanı kullanmaya iten sebepler vardır. Bitkisel yağların miktar olarak azlığı sebebiyle deterjanlara ihtiyaç ortaya çıkıyor. Deterjan üretiminin ucuz ham maddelere dayanıyor olması, sert sularda, asidik sularda sabunlara göre yıkama temizleme görevini daha iyi görmesi de deterjanı kullanmaya iten sebelerdendir. İlk deterjanlar tekstil endüstirisinde karşılaşılan sabunun dezavantajlarını gidermek için geliştirildi. 84

85 Deterjanın üretimine kadar dünyamızda temizleme maddesi olarak sadece sabun kullanılmaktaydı. Yeni temizleme maddelerinin bulunması için yapılan çalışmalardan sonra ham petrolden sentetik yolla elde edilen hammadde ile deterjan üretilmesine başlandı. Deterjanlar, her biri temizlemede ayrı bir görev yapan, pek çok maddenin çok kompleks bir karışımıdır. Deterjanlar,yağları emülsiyonlaştıran ve süspansiyon halindeki kirleri tutabilen kapiler aktif temizleyici maddelerdir. Sabun bitkisel, hayvansal yağların yada yağ asitlerinin alkalilerle (NaOH,KOH) reaksiyona girmesi sonucu üretilen temizlik malzemesidir. 85

86 Sabun ve deterjanların kimyasal yapısı çok farklı olduğundan temizleme işlevindeki etkileri de farklıdır. Sabun asidiktir ve sert sularda etkili değildir. Buna karışık deterjanlar bu tip sularda etkilidir. SABUNUN TARİHÇESİ Geçmişi M.Ö. altı binlere kadar uzanan sabun kullanımı, zamanla günlük yaşantımızın önemli bir parçası haline geldi, vazgeçilmez oldu. Sabun niteliği taşıyan maddelerle ilgili ilk yazılı belge ise, Mezopotamya'da M. O. III. bin yıldan kalma kil tabletleri... Bu tabletlerde, potasyum ve yağla karıştırılarak elde edilen bir maddeden söz ediliyor. 86

87 Gerçek anlamda bilimsel sabun yapımı ise, 18. yy'da da Michel Eugene Chevreul'un katkılarıyla, önceden belirlenen kesin amaçların elde edilmesini sağlayan kimyasal formüllerin ortaya konmasıyla başlıyor. Buhar makinesi gibi buluşların gerçekleşmesiyle de, sabun yapımı gerçek bir sanayiye dönüşüyor. Sabunun sert sularda eritildiği zaman yeterince köpürmemesinin yol açtığı sakıncayı giderme çalışmaları, 1930'lu yıllarda ABD'de ilk deterjanların ortaya çıkmasını sağlıyor ve o tarihten bu yana deterjan yapımı da önemli bir sanayi dalına dönüşüyor. Petrol ürünlerinin izomerizasyon tekniği geliştikten sonra Dodesil Benzen üretimi başlamış dolayısıyla deterjan ham maddesi olarak Sodyum Dodesil Benzen Sülfonat üretimi deterjan endüstrisine hakim olmuştur.1950 yılında sabun üretimiyle aynı düzeyde olan deterjanlar 1970 yılında toplam temizleyicilerin %85 ini oluşturacak kadar hızlı yayılmıştır.bu maddelerin rastgele üretilmesi ve çevreye dağılmasıyla suların kirlenmesinde olumsuz etki meydana getirmiş ve bu konuda bazı ülkelerde bazı önlemler alınmıştır. 87

88 Ülkemizde ise Petkim tarafından 1965 den beri DDB üretilmeye başlanmış ve 1986 yılına kadar deterjanlar aktif maddesi olarak sadece DDB kullanılmıştır.1986 yılında %50 LAB lı deterjana geçilmiştir. Ülkemizde üretilen deterjanlara atılan dodesil benzen (DDB) yüzey aktif maddesi kimyasal yapısında sağlam halkalı gruplar içerdiğinden su ve toprakta bakteri ve enzimlerin etkisiyle oldukça güç çözünmekte dolayısıyla doğada giderek birikmektedir. YÜZEY AKTİF MADDELER Deterjanları oluşturan kimyasal maddelerin büyük bir bölümünü yüzey aktif maddeler oluşturmaktadır. Yüzey aktif maddeler (sürfaktan) ismi sabun, deterjan, emülsiyon oluşturan maddeler, ıslatıcı maddeler için kullanılan genel bir isimdir. Yüzey aktif maddeler veya sürfaktanlarla ilgili modern kavram, sabunları, deterjanları, emülsifiyanları, ıslatıcı maddeleri ve girme (penetrasyon) maddelerini kapsamaktadır. 88

89 Yüzey aktif maddelerin pek çoğu, molekülün bir ucunda suyu çeken (hidrofilik) ve diğer ucunda suyu iten (hidrofobik) bir grup bulundururlar. Hidrofobik ( suyu iten ) Hidrofilik ( suyu seven ) Yüzey aktif maddelerinin hidrofobik kısmı genelde 8-18 karbon içeren düz veya az dallanmış zincirdir, bazı hallerde zincirdeki bazı karbon atomlarının yerine benzen halkası geçmiştir. Örnek olarak C₁₂H₂₅ (dodesil) ve C₁₂H ₂₅C₆H₄(dodesil) benzen verilebilir. Yüzey aktif maddenin içerdiği hidrofilik grup çok farklı olabilir. 89

90 Çevre açısından deterjanların tehlikelerinden biri; deterjanların ana maddesi olan yüzey aktif maddelerin biyolojik parçalanabilirliğidir. Deterjan yapımında en çok kullanılan yüzey aktif madde olan LAB (lineer alkil benzen sülfonat) bakteriler tarafından daha kolay parçalanabilmektedir. Bu madde yağ asitlerinde olduğu gibi düz zincirli bir grup ihtiva eder ve LAB gibi düz zincirli karbon bileşikleri bakteriler tarafından daha kolay parçalanırlar. LAB gibi bakteriler tarafından kolay parçalanır yüzey aktif maddeleri yumuşak deterjan aktif maddesi olarak adlandırılmaktadır. Dodesil Benzen (DDB) gibi dallanmış karbon bileşikleri ise bakteriler tarafından parçalanamamaktadır. DDB gibi bakteriler tarafından parçalanamayan yüzey aktif maddelere de sert deterjan aktif maddesi denilmektedir. AB mevzuatı gereğince deterjanlar 28 gün içerisinde en az %60 düzeyinde parçalanabilir olmalıdır. 90

91 Parçalanmayan deterjanlar su kirliğine neden olmakta, bu kirli suların içme-kullanma sularına karışması sonucu insan sağlığı da etkilenebilmektedir. Bu nedenle deterjan üreticilerinin maliyet pahasına da olsa; parçalanabilirliği yüksek aktif maddeler kullanması gerekmektedir. Deterjanların vücuda ve çevreye olan bu olumsuz etkileri 1945'li yıllarda fark edilmiştir. Doğada kolaylıkla parçalanamayan deterjanların üretimine devam edilirken öte yandan da çevreye olan zararlı etkileri daha az olan maddeler üzerinde çalışılmaya başlanmıştır. Ülkemizde 1986 yılına kadar tamamıyla Sodyum Dodesil Benzen Sülfonat (DDB) kullanılmıştır. 91

92 Bu yıldan itibaren deterjanların toplam aktif madde miktarının en az %50'si parçalanabilir olacaktır hükmü getirilmiştir. Sulardaki deterjan konsantrasyonunun birikimini önlemek amacıyla 1965 yıllarında Linear Alkilbenzen Sülfonatlar (LAS) geliştirilmiştir. Ancak; Özellikle merdiven altı olarak tabir edilen açık olarak satılan deterjanlarda daha ucuz olduğu için Dodesil Benzen (DDB) gibi biyolojik parçalanabilirliği düşük aktif maddeler kullanılmaktadır. YÜZEY GERİLİMİ Oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağı nedeniyle yüzeyde tutunarak su moleküllerini yönlendirir. İş gücü daha fazla yüzey alanı oluşturmak için gerekli Daha fazla enerji ve yüksek yüzey gerilimi için güçlü bağlar gereklidir. Yüzey gerilimi kuvveti belirler.su için yaklaşık 72 Mn/m. 92

93 Su molekülleri aralarında kendilerine yönelmiş yüzey aktif maddeleri karıştırarak tutulur.kuvvet düşürülür. Bazı yüzey aktif maddelerin yüzey gerilimi yaklaşık 30 mn/m veya daha düşük olarak indirgenebilir. YÜZEY AKTİF MADDELERİN FONKSİYONLARI 93

94 YÜZEY AKTİF MADDE ÇEŞİTLERİ ANYONIK TENSIT KATYONIK TENSIT AMFOTERIK TENSIT NONIYONIK TENSIT 94

95 Labsa ANYONİK TENSİTLER DBS Yağ alkolü sülfat Yağ alkolü eter sülfat R-OH + SO 3 R-SO 3 H R-SO 3 - K + Sabun YÜZEY AKTİF MADDELERE ÖRNEKLER 95

96 SODYUM DODESİL BENZEN SÜLFONAT ANYONİK YÜZEY AKTİF MADDELERİN KULLANIMI TEMİZLEME FORMÜLASYONLARI Şampuan El yıkama Banyo jelleri Diş macunu Sabun ve deterjan 96

97 DETERJANLAR DETERJANLARIN HAM MADDELERİ Büyük hacimlerde yüzey aktif organik bileşikler sabun ve deterjan üretiminde kullanılırlar. Deterjanların bileşiminde, yüzey aktif madde, köpük ayarlayıcı ve yüzey aktif maddenin etkisini artıran maddeler yanında %3 oranında katkı maddeleri de bulunur. Yüzey Aktif maddelere örnek alkil benzen sülfonat ve yağ alkolü sülfatıdır. 97

98 Köpük Ayarlayıcı Maddeler : Bu maddeler ya köpüğün sabit kalmasını yada köpüğün azalmasını sağlarlar. Genellikle yüzey aktif madde ile birlikte kullanılırlar. Bu maddelerin ortak bir kimyasal yapısı yoktur. Genellikle her bir yüzey aktif madde için özel bir köpük ayarlayıcı kullanılır. Köpüğün kalıcı olmasını sağlayan maddelere örnek olarak, laurik etanolamit, alkilbenzen sülfonat ve laurik alkolalkilsülfat verilebilir. Köpük azaltan maddeler genellikle hidrofobik maddelerdir. Bunlara örnek olarak da uzun zincirli yağ asitleri, silikonlar ve hidrofobik iyonik olmayan yüzey aktif maddeler verilebilir. Deterjanın Etkisini Artıran Maddeler : Bu amaçla daha ziyade sodyumtripolifosfat gibi kompleks fosfatlar kullanılır. Bu maddeler suda bulunan ve sertlik veren Ca ve Mg iyonlarını kompleks oluşturarak başladıklarından çökmeleri önlenmiş olur. Ayrıca suya geçmiş olan kirlerin çamaşır üzerine tekrar çökmesine mani olurlar. 98

99 Deterjan Katkı Maddeleri : Sodyum silikat, (Na SiO ) çamaşır makinesinin metal kısmını ve tabakları korur. Benzotriazol, Alman gümüşü gibi metalleri korur. Korozyon inhibitörlerinin etkisini artırır. Karboksimetil selüloz, tekrar çökmeyi önlemek için kullanılır. Kumaşın parlak olmasını sağlamak için UV ışığı görünür ışığa çevrilebilen florsan maddeler kullanılır Parfüm, Sabun ve deterjan endüstrisi en fazla parfüm kullanılan endüstrilerdir. DETERJANLARIN ÜRETİMİ 1.Lineer alkilbenzenlerin sülfonasyonu ile deterjan üretilebilir. 2. Dodesil benzenin sülfonasyonu ile deterjan üretilebilir. 99

100 Dodesilbenzenin Sülfonasyonu İle Deterjan Üretimi Yaklaşık 5000kg dodesil benzen cam astarlı 10 m 3 hacimli sülfolama reaktörüne pompalanır. Reaktörde 10 BG turbo karıştırıcı bulunur.reaktörün dışında ayrıca bir soğutucu vardır. Karıştırıcı çalıştırılır, dodesil benzenin sirkülasyonu başlatılır. %20 oleumdan 6250 kg mümkün olduğu kadar hızla katılır. (Genellikle 1,5 2 saat gerekir) Sıcaklığın 30 0C üzerine çıkmasa gerekir. Oleum ilavesi tamamlandıktan sonra karışım 30 0C te 2 saat daha bekletilerek reaksiyonun tamamlanması sağlanır Reaksiyon karışımındaki asit %98,2 H 2SO 4 dir ve dodesilbenzen sülfonik asit ile karışmıştır. 100

101 Fazların ayrılmasını sağlamak için hızla karıştırılan karışıma 1200 kg su katılır. Sıcaklığın 60 0C olması gerekir. Karışımdaki asit %78 H 2SO 4 liktir. 4 saat 60 0C te bekletilir, fazlar ayrılır kg %78 H₂SO₄ ayrılır. (alt faz) Üst fazı oluşturan dodesilbenzen sülfonik aside %20 Na₂CO₃ çözeltisinden 1365 kg katklarak nötrleştirilir. Sıcaklığın 55 0C üzerine çıkmaması gerekir. PH 7,5 8 dir, dodesilbenzen sülfonik asidin sodyum tuzu elde edilir. Dodesilbenzenin yaklaşık %99 u sülfolanır. 101

102 DOYMAMIŞ POLYESTER Mustafa Reha GEZİCİ Çetin AYKUT Özcan KARADAYI Muammer AKGÜL 102

103 İÇİNDEKİLER Tanımı Fiziksel ve Kimyasal Özellikler Polyester Monomerleri İşletme Teknolojisi Polyester Örnekleri Kimyasal İşlem Süreci Doymamış Polyester Tipleri Polyester Akım Şeması Kullanım Alanları TANIMI Doymamış polyesterler dayanıklı termoset polimerlerdir. Bu bileşikler kompozitler için en çok kullanılan reçine tipidir; pahalı değildir, kolaylıkla kürlenir. 103

104 FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLER Fiziksel Hali : sıvı Renk : sarımsı Koku : karakteristik stiren kokusu Parlama Noktası : ~34 o C Tutuşma Noktası : ~ 490 o C Buhar Yoğunluğu : havadan ağır Suda Çözünürlük : çözünmez Özgül Ağırlık : POLİESTER MONOMERLERİ Poliesterler iki tip monomerle üretilir; diasitler ve dialkoller. Diasitler çeşitlidir; örneğin, maleik asit, fumarik asit, o-ftalik asit, izoftalik asit,tereftalik asit, adipik asit gibi. Dialkoller etilen glikol, propilen glikol, dipropilenglikol, dietilen glikol, neopentil glikol, bisfenol A olabilir. 104

105 İşleme Teknolojİlerİ Poliesterlerden birçok teknik kullanarak sayısız ürün elde edilebilir. Yanmazlık, tetrakloroftalik anhidrit ve dibromoneopentil glikolle; Kimyasallara karşı dayanıklılık neopentil glikol isofitalik asit, hidrojene edilmiş bifenol A ve trimetil pentandiolle; Hava şartlarına dayanıklılık ise neopentil metakrilat katkılarıyla sağlanır. İŞLEME TEKNOLOJİLERİ Vulkanizasyon esnasında büzülmeyi önlemek veya elimine etmek için uygun termoplastikler ilave edilebilir. Reçine üreticileri, çevre sıcaklığında verimli çalışmak ve pirojenik silika gibi higroskobik elementlerin nemle birleşmesini önlemek için reçine içine metalik karışımları ve tersiyer aminleri karıştırırlar. Bu katkılar sayesinde imalatçılar, reçineyi dikey kalıpta jelleşmeden önce akma riski olmadan uygulanabilirler. Açık kalıp veya kaplama uygulamaları için, havayla temas eden yüzeyin vulkanizasyonunu önlemek amacı ile parafin mumu ilave edilebilir. Birçok uygulamaların sert güçlendiricilere gereksinmeleri olmamasına rağmen, poliesterlerin birçoğu güçlendirilmiştir. 105

106 polyester ÖRNEKLERİ Örnek olarak iki diasit ve bir dialkol ile üretilen bir poliester ile, bir diasit ve iki dialkol ile üretilen bir polyesterin formülleri gösterilmiştir. 106

107 KİMYASAL İŞLEM SÜrecİ Doymamiş polyester tipleri Kimyasal bileşimine göre; Ortoftalik, izofitalik, disiklopentadien, düşük, orta ve yüksek reaktif Son ürün için gerekli olan dayanıklılığı göre; Suya dayanıklı, aside dayanıklı, UV ışınlarına dayanıklı, termal olarak kararlı, alev geciktirici 107

108 Doymamiş polyester tipleri Sertleştirilmemiş reçinenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre; düşük viskoziteli, tiksotropik Uygulama alanına göre; inşaat sanayi, elektrik sanayi, otomobil endüstrisi, boru üretimi için Uygulama metoduna göre; Sac ve Yığın kalıplama, Vakum İnfüzyon, Döküm, Pultruzyon... Proses AkIM şemasi 108

109 Reaktöre asitler ve glikoller beslenir. Bu andan itibaren ısıtılmaya başlanan reaktörde saat boyunca reaksiyon ve su çıkışı devam etmektedir. Bu sürenin sonunda yeterli bir polimerizasyon derecesine erişilmişse reaktöre o C sıcakta vakum uygulanmakta ve kalan su ile birlikte reaksiyona girmeyen glikol, yine reaksiyona girmeyen asitler vakumla emilmektedir. Bu aşamada oluşan polimer stirenle karıştırılmak üzere başka bir kaba (seyretme kazanına) aktarılmaktadır. 109

110 Kullanım amacına göre çok farklı özellikler istenen doymamış polyesterler yukarıda genel gruplarda toplanan temel hammaddelerin değişik şekildeki kombinasyonları ile elde edilmektedir. A- Döküm Poliesterleri: B- Kimyasal Maddelere Dayanıklı Poliester: % Propilen Gikol % Fitalik Anhidrit % Maleik Anhidrit % Sitren Monomer % Neopentil Glikol % 12.6 İzaoftalik Asit % 5.54 Adipek asit % 16.7 Maleik Anhidrit % 33.5 Sitiren Monomer C- Alev İlerletmeyen Poliester: % Propilen Glikol % HET Asit % Maleik Anhidrit % Stiren D- Genel Amaçlı Poliester: % Propilen Glikol % Dietilen Glikol % Ftalik Anhidrit % Maleik Ahidrit % 33.5 Sitiren Monomer 110

111 Kullanim alanlari Genel amaçlı doymamış polyester inşaat mühendisliği (çatı ışık levha, paneller) Otomotiv endüstrisi (tamponlar, araç-içi elemanları) Sıhhi tesisat - küvet Havuz astar Gemi ve tekne iç elemanları Saksı Demiryolu araçları sanayi Kullanim alanlari Alev ilerletmeyen doymamış polyester Elektrik ve aydınlatma ekipmanları(elektrik panosu..) Kara taşımacılığı endüstrisi, İnşaat mühendisliği Gemi yapımı 111

112 KullanIM ALANLARI Son derece dayanıklı doymamış poliester reçineleri kimya endüstrisinde tanklar ve boru hatlarında, yakıt tankları için, gemi yapımı, yoğunlaştırılmış katı yüzeyler(mutfak çalışma tezgahı ve bar masaları) duvar panelleri, havuz astarlama 112

113 KİMYASAL TEKNOLOJİLER-II AMORF BOR HAZIRLAYANLAR Yeşim Batur Sefa Akyol Sümeyye Adıbelli Leyla Şahin BOR UN TANIMI VE ÖZELLİKLERİ Bor 3A grubu elementlerindendir. Metal ve ametaller arasında bulunur ve Bor yarı metal bir elementtir. Yarı iletkendir. Bor doğada tek başına element haliyle bulunmaz. Genellikle bir bileşiği olan boraks şeklindedir. İki çeşit bor allotropu bulunur. Amorf bor, kahverengi tozdur. Metalik (kristal) bor 113

114 Ergime derecesi çok yüksek (2300 C) ve Atom ağırlığı 10,81'dir. Borun elektrik iletkenliği oda sıcaklığında çok düşük olmasına rağmen ısıtıldıkça süratle artar. Amorf bor (kahverengi veya koyu kahverengi toz) Bor un Doğada Bulunuşu Dünyadaki toplam bor rezervinin 500 milyon ton olduğu sanılır. Bunun % 60 ı Türkiye de % 25 i ABD de % 5-10 u Rusya da geri kalanı da Çin ile Hindistan da bulunur. Türkiye deki bor mineralleri başlıca dört bölgede toplanmıştır. Eskişehir in Kırka yöresinde boraks, Kütahya nın Emet yöresinde kolemanit, Balıkesir in Bigadiç yöresinde başlıca kolemanit ve bir miktar üleksit, Bursa nın Mustafa kemal paşa yöresinde de pandermit yatakları vardır. Bununla birlikte Türkiye deki bor yataklarının en önemli minerali kolemanittir. Türkiye, dünya bor üretiminin % dolayında bir bölümünü karşılar. Önceleri bor mineralleri ham olarak satılırken Etibank tarafından Bandırma da kurulan fabrikada borik asitle boraks üretilir ve bunlar işlenmiş olarak dış pazara satılır. 114

115 AMORF BOR UN KULLANIM ALANLARI Motor yağlarında ve çelik jantlarda Araba lastiklerin içindeki çelik tellerde Araba boyalarında Bilginin akışını sağlayan ince optik liflerin yapımında Bisküvi, pasta gibi gıda ürünlerinin yapıldığı kalıplarda Ateşe dayanıklı olduğu için yanmaz kumaş üretiminde 115

116 Tıpta ve ilaç sanayinde Yakıt sanayi Cam sanayi Seramik sanayi Temizleme ve beyazlatma sanayi Yanmayı önleyici maddeler Tarım Nükleer uygulamalar Pirotekni (fişekçilik) alanında ve ateşleyici olarak Sodyum Borhidrür Yakıt Pilli Araç projesi 2009 yılı aralık ayında Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü (BOREN) desteğiyle TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi nde (MAM) başladı. Proje kapsamında araç üzerine entegre borhidrürden hidrojen üreten sistem geliştirildi ve yine araç üzerinde bulunan yakıt piline beslenerek aracı sürmek için gerekli enerji üretildi. 116

117 Dünyada bilinen bor rezervlerinin ülkelere göre dağılımı ise şöyledir: Ticari öneme sahip bor mineralleri 117

118 BOR ÜRETİMİ Bor oksit potasyumla indirgenerek bor elde edilir. B2O3 + 6K 3K2O + 2B Diğer metotlar ise: BCl3 un hidrojenle (H2) indirgenmesiyle elde edilir. 2BCl3 + 3H2 2B + 6HCl Potasyum tetrafloroborat (KBF4) metalik sodyumla reaksiyona sokulursa bor elde edilir. Ayrıca KBF4 un elektrolizi ile de oldukça saf bor elde edilir. KBF4 + 3Na KF + 3NaF + B Bor oksidin magnezyum ile havasız ortamda reaksiyonu sonucu amorf bor elde edilir. B2O3 + 3Mg 2B + 3MgO ELEMENTER BOR ÜRETİMİNDEKİ PROSESLER Elementer bor üretiminde kullanılan prosesler şunlardır; Metalotermik redüksiyon, Mekanokimyasal sentezleme, Ergimiş tuz elektrolizi ve Gaz fazdan redüksiyon ile üretim olmak üzere dört başlığa ayrılmıştır. 118

119 Metalotermik Redüksiyon ile Üretim Elementer bor üretiminde kullanılan geleneksel yöntem, metalotermik redüksiyon ile üretimdir. Bu yöntemin ilk aşamasında, bor içeren bileşikler (B2O3, H3BO3, HBO2, NaBO3.4H2O, Na2B4O7 vb.) redükleyici bir madde ile yüksek sıcaklık ortamında indirgenerek, yüksek empürite içeren elementer bor oluşturulur. Kullanılan reaksiyon sıcaklığı C arasındadır ve bazı prosesler basınç altında gerçekleştirilmektedir. Bu adımdan sonra genel olarak, sıcak asit liçi yapılarak, ürün empüritelerden arındırılır. Ancak, bu yöntem ile üretilmiş elementer bor yüksek safiyette ve kristal yapıda elde edilememektedir. Metalotermik redüksiyon sonucu elde edilen ara ürün %85-95 bor içerir ve amorf yapıdadır. Ergimiş Tuz Elektrolizi ile Üretim Ergimiş tuz elektrolizi ile bor üretiminde bor tuzları belirli sıcaklık aralıklarında ergitilerek, ergimiş tuz banyosu oluşturulur. Bu yöntemde bor içeren bileşik alkali metal klorür veya florür ile birlikte C sıcaklıkları arasında ergitilir. Bu banyoya uygulanan elektroliz işlemi sonunda, kullanılan metal ya da karbon katot malzemesi üstünde elementer bor toplanır. Başlangıç tuzu olarak B2O3 ün kullanılması durumunda, katot reaksiyonu; B2O3 + 3 e- = B + BO33- gibi yürür. 119

120 Mekanokimyasal Sentezleme ile Üretim Mekanokimyasal yöntemde hammadde, bir değirmen ya da öğütücü yardımıyla, bilya varlığında mekanik bir etki sonucunda istenilen içerik, mikro yapı ve tane boyutuna getirilir. Öğütme sırasında kimyasal ya da redükleme reaksiyonları ile istenen ürün elde edilir. Sonra, elde edilen ürün kimyasal çözümlendirme işlemleri ile saflaştırılır. Bu süreçte, mekanik işlem sonucu oluşan istenmeyen yan ürünlerin asit liçi ile uzaklaştırılması sağlanır. Öğütme sonucunda elde edilen tozun yapısını etkileyen parametreler şunlardır: Değirmen tipi, öğütme için gerekli donanımlar, ortam atmosferi, öğütme süresi, öğütme hızı, bilya/toz ağırlık oranı ve proses kontrol ajanı. Bu yöntemde Spex, Gezegen Tipi ya da Atritör değirmen kullanılır. Gezegen tipi değirmen Spex değirmen 120

121 Gaz Fazdan Redüksiyon ile Üretim Gaz fazdan redüksiyon ile üretimde, elektriksel olarak ısıtılmış altlık yüzeyine, bor içeren gaz bileşikleri, redükleyici bir gaz ile karıştırılarak gönderilir. Yöntemin prensibi, bor içerikli gazın redükleyici gaz yardımıyla kızgın yüzeyde termal olarak ayrıştırılmasına (termal dissosiasyon) dayanmaktadır. Bu yöntemde bor içeren gazın altlık yüzeyinde termal parçalanması sonucu, reaksiyon sıcaklığına bağlı olarak amorf ya da kristal yapıda saf elementer bor üretimi gerçekleştirilmektedir. Bor tozlarının safiyetini etkileyen tek faktör kullanılan başlangıç gazlarının safiyet derecesidir. Bu yüzden, yüksek safiyette elementer bor üretiminde en başarılı sonuç, gaz fazındaki bor bileşiklerinin yüksek sıcaklıkta redüklenmesi ile elde edilmektedir. DÜNYADA BOR ÜRETİM YÖNTEMLERİ Bor mineralleri, doğada masif olarak diğer mineral ve kayaçlarla birlikte veya çözelti olarak sularda bulunmaktadır. Dolayısıyla üretim yöntemleri de bulundukları yer ve derinliğe göre değişmektedir. Karada masif olarak bulunan bor bileşikleri; cevherin bulunduğu derinliğe ve fiziksel yapısına bağlı olarak üç şekilde üretilir. Açık ocak yöntemi Kapalı ocak yöntemi Çözelti madenciliği yöntemi 121

122 Açık Ocak Yöntemi: Açık ocak yöntemi dünyada en çok kullanılan yöntemdir. Cevherin üzerinde bulunan örtü tabakası tabakanın fiziksel özelliklerine göre delme-patlatma ile gevşetilir. Cevherin üzerindeki örtü tabakası alındıktan sonra cevher çıkarılır. Bu yöntem ile yer küreye yakın tabakalarda oluşan bor mineralleri çıkarılır. Kapalı Ocak Yöntemi: Yeraltı madenciliği diye de bilinen bu yöntem, acık ocak yöntemi ile çıkarılması zor ve maliyetli olan cevherlerin çıkarılması için kullanılır. Cevherin üzerindeki örtü tabakası kalın ve sert bir yapıya sahiptir. Üstten kırılarak alınması zor ve zahmetlidir. Bunun için cevher örtü tabakası delinerek (tüneller açılarak) alınır. Açık ocak yöntemine göre daha pahalıdır. Çözelti Madenciliği Yöntemi: Diğer bir yöntem olan çözelti madenciliği ise sularda bulunan bor minerallerinin çıkarılmasında kullanılır. Su yatağına % 5 lik HCl ilave edilip 8-9 saat beklendikten sonra çözelti yüzeye pompalanmaktadır. Daha sonra kireç eklenerek %43 B2O3 içeren kolemanit üretilmektedir. 122

123 TEŞEKKÜRLER Alkid Reçine Kimyasal Teknolojiler II Hazırlayanlar Hanife ALTINBAŞ Güler BAYRAM Ebru BATI İbrahim BOL

124 İÇİNDEKİLER Alkid reçine nedir? Neden Alkid reçine? Alkid reçinenin sınıflandırılması Alkid Reçine nasıl hazırlanır? Alkid reçine nerelerde kullanılır? 247 Alkid reçineleri, poliester özelliği gösteren gruplar ile yağ özelliği gösteren grupların birleşmesi ile elde edilen ürünlerdir. Alkid Reçine? Alkid kelimesinde alk alkol, id asid köklerini temsil eder, yani alkol ve asit birleşimi bir reçine demektir

125 Özellikle İkinci Dünya Savaşı ndan sonra boya yapımında yaygın kullanılmaya başlanmıştır. Alkid reçineler solvent bazlı boyaların bağlayıcısı olup, bu tip boya sistemlerinin karakterini tayin eden en önemli yapı taşlarıdır. 249 Alkidler birçok küçük molekülün kimyasal sentezle birleşmesinden meydana gelmiş polimerlerdir ve bu reaksiyon cinsi kondensasyondur. Çıkan yan ürün de sudur. Yani esterleşme olur. Yağ (veya yağ asidi) + polialkol + polikarboksilli asitler Alkid reçine +H 2 O

126 Boya reçetelerinden beklenen özelliklerin çoğunu yapısındaki alkid reçinesi verir. Alkid reçine kullanmanın boyaya kattığı özellikler şunlardır: Suya karşı dayanıklılık silinebilme özelliği Pigmenti ıslatma Mükemmel dayanıklılık, elastikiyet ve sertlik Mükemmel parlaklık ve renk koruma Isıya karşı dayanıklılık 251 ALKİD REÇİNELERİN SINIFLANDIRILMASI 1)Alkidlerin Yağ Uzunluklarına Göre Sınıflandırılması En yaygını yağ uzunluğuna göre olanıdır. Yağ uzunluğu başlangıçta mamul içerisine konmuş olan yağ yüzdesidir. % yağlılar, kısa yağlı alkid % yağlılar, orta yağlı alkid % yağlılar, uzun yağlı alkidler 252 sınıfına girer. 126

127 2) Alkidlerin Yağ Çeşidine Göre Sınıflandırılması Okside olan alkid reçineler Oksidasyon ile kuruyan alkidler, yarı kuruyan yağ ve yağ asitlerini ihtiva eder. Doymamış gruplar, havanın oksijeni ile reaksiyona girerek film oluşturur. Doymamış gruplar alkid reçine film özelliğini ve performansını yükseltir. 253 Okside olmayan alkid reçineler Doymamış çifte bağ ihtiva etmeyen yağlar ve yağ asitleri kullanılır. Oksidasyon ile film oluşturma özellikleri yoktur.okside olmayan alkidler; fenol formaldehit, amino reçineler, epoksi reçineler, izosiyanat, nitroselüloz, tabii reçineler ile modifikasyona tabi tutularak elde edilen ürünler ya solvent buharlaşmasıyla ya da aktif gruplarla reaksiyona girerek performansları çok yüksek filmler oluştururlar

128 3)Kuruma Özelliklerine Göre Alkidler Hava kurumalı alkidler. Alkid reçine zincirindeki hidroksil gruplarının fazlalığı, kuruma esnasında hidroperoksitin bozunmasını geciktirdiği için kuruma süresi uzundur. Buna karşılık reçinelerdeki karboksil grupları (-COOH) hidroperoksitlerin bozunmasını kolaylaştırır. Daha fazla yağ uzunluğu alkid reçinelerin kuruma hızlarını artırdığı gibi parlaklık, renk kalıcılığı ve dayanıklılığını azaltır. Güçlendirilmiş kuruyan alkidler Yağ asitlerinin oksidasyonu ısının yükselmesiyle hızlanır. Doymamış yağ ve yağ asit bazlı alkid reçineleri C arasındaki bir sıcaklıkta hızlı bir şekilde sertleşir. Bu şartlar altında çapraz bağların çoğunluğu (C-C) bağları şeklindedir. Sonuçlanan film, ( C-O- O-C ) şeklinde çapraz bağ ile şekillenen filmlerden daha dayanıklı ve daha fazla dirence sahiptir. Kurumanın hızlı olması, daha kısa yağ uzunluğunun kullanıldığı anlamına gelir. Bu durum ürüne sağlamlık, parlaklık ve renk kalıcılığı özelliği kazandırır

129 Plastifiyan alkidler Bu tür alkid reçineleri diğer reçine türleriyle karıştırıldığında reaktif olmayan çözücü görevi yaparlar. Bunlar; esnekliği, yapışmayı, parlaklığı yükselten birleşik reçine sistemleridir. Bunlar ahşap son kat sistemlerinde ve nitro selüloz bazlı araç boyası imalatında son derece etkilidir. Plastifiyan alkidler koko yağı gibi kısa zincirli asitlerde üretilmektedir. Diğer reçineler ile mükemmel bir uygunluk gösterir

130 Sertleşen alkidler Amino reçineleri ve fenolik reçineler, alkid reçineleri ile beraber kullanılır. Alkid karboksil grupları, amino ve fenolik reçine ile reaksiyon verir. Fakat reaksiyon daha yavaştır. Alkidamino veya fenolik reçine karışımları son kat boya ve verniklerin imalatında kullanılır )Modifiye Alkid Reçineleri Tek başına polimerler, yüzey koruma malzemelerinde arzu edilen özelliklerin tamamını göstermez. Farklı polimerlerin birleştirilmesi ile performansları ve özellikleri farklı polimerler elde etmek mümkündür. Bu durum değişik amaçlara uygun boyaların üretiminde başarılı neticeler vermektedir

131 . Vinillendirilmiş alkid reçineleri Alkid reçinesi vinil grubu ihtiva eden bir monomer ile modifikasyona tabi tutularak, çok hızlı kuruyan, sert film oluşturan, uygulandığı yüzeylere çok iyi yapışma performansı gösteren, zayıf alkali ve asidik ortamlarda performansı çok iyi olan, renk kalıcılığı ve parlaklığı mükemmel olan boya ve verniklerin üretiminde kullanılır. 261 Üretan modifiye alkid reçineler ve yağlar Boya ve verniklerin performanslarını ve özelliklerini yükseltmenin başka bir yolu da alkid reçinelerinin, reaktif gruplara sahip olan izosiyanat gruplar ile modifiye edilmesidir. Oluşan filmler, sağlam, solvent ve kimyasal dirence sahip, sert, parlak, su direnci yüksek özellikler gösterirler. Renk kalıcılığı, kullanılan alkid reçinesinin yağ yapısına ve kullanılan izosiyanatların kimyasal yapısına yani aromatik veya alifatik yapısına bağlıdır. Bu tür reçineler deniz verniklerinin imalatında, tek kompanentli parke vernik imalatında, astar boyalarda, antikorozif boya imalatında, deniz boyalarında kullanılır

132 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? Kullanılan girdiye göre üretim yöntemi değişiklik gösterir. İki yolla üretim mümkündür. Yağ ile üretim Yağ asidiyle üretim 263 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? Yağ ile üretim: Yağ + polialkol + polikarboksilli asitler Alkid reçine +H 2 O Yağ kullanılan reçinelerde ise, önce trigliseritler alkoliz reaksiyonu monogliserit hale getirilir. Yağ ve poliol kullanılarak gerçekleştirilen bu işlemden sonra, asit anhidrit de eklenerek alkid reçine polimerizasyonu gerçekleştirilir

133 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? Yağ asidiyle üretim: Yağ asidi+ polialkol + polikarboksilli asitler Alkid reçine +H 2 O Yağ asidiyle yapılan reçinelerde; doymamış yağ asidi, poliol ve asit anhidrit; ürün istenen viskoziteye ulaşana kadar pişirilir. 265 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? Sonraki işlem: Her iki alkid reçine üretimi yönteminde de, reçine çeşitli filtreleme yöntemleriyle saflaştırılır ve boya ve vernik üreticilerin kullanımına hazırlamak için seyreltilir

134 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? 267 Alkid Reçine Nasıl Üretilir?

135 Alkid Reçine Nasıl Üretilir? Kullanım Yerleri: Matbaa mürekkeplerinde, ahşap malzemeler için dekoratif boya ve verniklerde, metal dekoratif boyalarda, hava ile fırın kurumalı endüstriyel boya ve verniklerin imalatında kullanılmaktadır K U L L A N I M 135

136 271 TEFLON (PTFE) Başak SARIGÜL Zekiye ARICA Büşra ATAMAN Gamze KESKİN 136

137 TEFLON NEDİR? Teflon, politetrafloroetilen (PTFE) polimerin ticari adıdır. Teflon, florlanmış etilen polimeri olan bir politetrafloroetilendir. Bir termoplastik floropolimerdir. Flor atomlarıyla doymuş uzun ve düz bir karbon zincirinden meydana gelmiş moleküler yapısı ve atomlar arasındaki kuvvetli bağlar sebebiyle oldukça inert özelliklere sahiptir. 273 Teflon 260 C üzerindeki sıcaklıklarda bozulmaya başlar; 350 C civarında tamamen yapısı bozulur. Ateş üzerinde bırakılan boş bir tava bu dereceleri aşabilir ancak tava içinde yanan az miktardaki yağ sağlık açısından daha büyük bir sorun oluşturur. PTFE (Teflon) malzemesi; yüksek kalite ve dayanım özelliği ile 25 yıl ömüre sahip eski tip membran yapılarının ömrünü yıla kadar uzatımış ve hafifliği, tekstil yapısı sayesinde tasarım zenginliğine fırsat vermesi, görsel etkisi ve daha cazip fiyat avantajı özellikleri ile son yılların en çok tercih edilen yapı malzemesi olmuştur. Teflon(PTFE) kaplama, yapışmazlık özelliğine sahiptir. Zamk gibi özel yapışkan maddeler dışında 274 hemen hemen hiçbir madde teflona yapışmaz. 137

138 TEFLONUN ÖZELLİKLERİ PTFE kristalli polimer olup, termoplastik malzeme grubundandır. Kimyasal dayanımı ısı direnci iyi elektrik izolasyon özelliği aynı zamanda geniş bir sıcaklık aralığında düşük sürtünme katsayısına sahip olmasından dolayı önemli bir polimerdir. Yüksek termal kararlığı kuvvetli C-F bağından kaynaklanır ve bu özellik teflonu yüksek sıcaklık polimeri yapar. 275 PTFE nin Üretimi ve Polimerizasyonu PTFE polimeri istenilen özellikleri sağlayabilmesi için oldukça yüksek molekül ağırlığında üretilmelidir. PTFE üç farklı tip şeklinde üretilir. Granüllü ince toz sulu dispersiyon

139 Granüllü Reçine Granüllü reçinelerin geniş bir kalite aralığında üretilmesinin nedeni toz ve son ürün arasındaki kullanım özellikleri dengesini sağlamak içindir. Dispersiyon aracısı kullanılmadığı zaman veya çok az kullanıldığı ve kuvvetli karıştırma ile yapılan polimerizasyonda daha çok granüllü reçine olarak bahsedilen çökelti reçinesi üretilir. Granüllü PTFE, TFE nin yalnız olduğu bir ortamda polimerizasyonu ile üretilir. 277 Polimerizasyon ürünü tel gibi düzensiz ve çeşitli biçimlerde üretilir. Kurutulmuş granüllü polimer akıcılık ve diğer özellikler gibi ürün ihtiyaçlarına bağlı olarak farklı parçacık boyutlarında öğütülür. Ayrıca granüllü reçinenin tutuşmazlık özelliği taşıması önemli bir özelliğidir

140 İNCE TOZ REÇİNE Pıhtılaşmış sulu dispersiyon ile üretilen ince toz ; Özel Uygulamalar Üretim Farklılığı TFE Başlatıcı ve emülsyon aracıları İnce Reçineler Sulu ortam Hafif Karıştırma; Dispersiyon kararlılığı 279 Polimerizasyon hızı ve parçacık boyutu Parçacıkların Eldesi: Polimerizasyonun ilk aşamasında şekillenir ve zerrelerle birlikte ilerleyerek büyürler; böylece molekül ağırlığı içindeki radikal değişimi ve dispersiyon zerreleri içindeki polimer bileşimi elde edilir. Jel matrisi içindeki zayıf dispersiyon hızlıca yoğunlaşır ve topak içinde pıhtılaşır

141 SULU DİSPERSİYON Farklı kaliteleri mevcuttur. Farklı parçacık boyutlarında ince toz üretmek için polimerizasyon işlemi ile gerçekleştirilir Sulu dispersiyon polimerizasyonu İşlemlerde yeterli dispersiyon aracısı kullanılır ve hafif çalkalama yapılarak sulu ortamda küçük dairesel parçacıklar yayılır. Burada reçine parçacıklarının pıhtılaşmasından kaçınılır. 281 İşlenmiş dispersiyon Kararlı hale getirilir. Buharlaşma ile termal yoğunlaşma yolları kullanılır

142 Granüllü Reçine ve İnce Toz Reçine KARSILAŞTIRILMASI Her iki üründe yüksek molekül ağırlıklı PTFE olmasına rağmen özellikleri tamamıyla birbirinden farklıdır. Granüllü ürün çeşitli şekillerde kalıplanarak üretilebilirken sulu dispersiyon kalıplandırılamaz, Fakat dispersiyon kaplama yöntemi veya toz ürünü su ortamında pasta ekstrüzyona uygun toz haline dönüştürülerek üretim yapılabilir. Granüllü reçineye kesinlikle dispersiyon kaplaması veya pasta ekstrüzyon tekniği uygulanamaz. 283 Polimerizasyon sonucu oluşan ürünler çizelge de belirtilmiştir. Granül polimerizasyonu ile oluşan ürün çeşitleri basit reçine, iyi ayrılmış reçine, tanecikli reçine ve ön sinter reçinesidir. Dolgulu reçineler ise PTFE nin karbon, bronz, cam elyaf gibi dolgu maddeleriyle alaşımından oluşur

143 PTFE NİN YAPISI 285 PTFE nin Molekül Yapısı PTFE zincirinin iskeletini oluşturan C-C bağları ve C-F bağları oldukça kuvvetlidir. Flor atomları zincir üzerindeki karbon atomları üzerinde koruyucu bir kalkan oluşturur. Eğer karbon zincir iskeletine bağlı atomlar flor atomundan daha küçük veya daha genişse koruma kalkanı düzenli tek bir tip kalkan seklinde değildir. Bu koruma kalkanı; ana zinciri korur düşük sürtünme katsayısını ve yapışmazlık özelliğini sağlayan yüzey enerjisini düşürür

144 PTFE Molekül Ağırlığı PTFE bilinen çözücüler içerisinde çözünmez, bu yüzden molekül ağırlığı olağan yöntemlerle hesaplanamaz. Ortalama molekül ağırlığı Mn başlatıcıdan belirlenen son grup konsantrasyonu ile hesaplanır. 287 PTFE nin Kimyasal Özellikleri PTFE nin kimyasal dayanımı iyidir. Çalışma sıcaklığı aralığında sanayide kullanılan belirli asitler ve bazlara karşı dayanıklı olmasının temel nedeni atomlar arasındaki kuvvetli bağlardır. Erimiş veya çözünmüş haldeki saf sodyum, potasyum gibi alkali metaller ve flor gazı, yüksek sıcaklık ve basınçta PTFE ye etki eder. PTFE nin aşınma dayanımı yüksektir ve aşınan maddelerle çalışılan ortamlarda malzemenin PTFE ile kılıflanması aşınma problemini çözebilir

145 PTFE de herhangi bir sıvı emilimi polimerin içinde sıvının dağılmasına bağlıdır. Polimer molekülleri arası gözenekler sıvı emilimi için boşluk yaratmaktadır ve bu sıvı polimere katılabilir. Bu katılma ağırlık artısına ve renk bozulmasına neden olmaktadır. Bazı asit ve bazlar 200 C ye kadar olan tepkimelerde katılmazlar. Sulu çözeltiler atmosferik basınçta katılma eğilimindedirler. Organik çözücülerin katılımı da düşüktür. Bu kısmen PTFE nin nem almama özelliğinden kaynaklanır. Kimyasalların ve çözücülerin katılımı florokarbon molekülleri içindeki kimyasal bağlara önemli katkı yapmaz. Katılma olayı degragasyon seklinde değildir. Katılma tamamen tersinir olan fiziksel bir değişimdir. 289 TEFLON TAVA MI SERAMİK TAVA MI

146 PTFE nin Kullanım Alanları 291 Yüksek kimyasal, elektriksel, fiziksel, termal ve mekanik özellikleri ile PTFE tüketimi giderek artan bir polimer olarak günümüzde karşımıza çıkmaktadır. PTFE tüketiminin yarısı elektriksel amaçlı kullanımlarda, geri kalan diğer yarısı ise kimyasal ve mekanik uygulamalarda kullanılmaktadır