Polietilen atıklardan elde edilmiş piroliz sıvısının polimerizasyonu
Özet
Plastik atıklar çevre kirliliğinde önemli yere sahiptir. Başta ambalaj sektörü olmak üzere bir çok sektörde yaygın kullanımı, plastiklerin üretimini ve kullanım sonrası atık oluşumunu artırmaktadır. Plastikler kimyasal yapıları itibariyle tabiat şartlarında çok zor bozunduklarından atıldıkları çevrede kirliliklere sebep olmaktadır. Diğer taraftan, petrokimya tesislerinde plastik üretiminde kullanılan maddelerin petrole dayalı olması ve dünya petrol rezervinin de sınırlı olması, atık plastiklerin geri kazandırılmasını hammadde kaynaklarının etkin kullanımı yönünden zorunlu kılmaktadır. Bu çalışmada; alçak yoğunluk polietilenin (AYPE) ısıl pirolizi ile elde edilen sıvı ürün içerisindeki doymamış bileşenlerin, bir Friedel-Crafts katalizörü olan susuz AlCl3 ile polimerizasyon şartları araştırılmıştır. AYPE, yarı kesikli bir reaktörde, 380, 480, 580mmHg vakumda ve atmosferik basınçta, 450 ºC sıcaklıkta piroliz edilmiştir. Oluşan sıvı ürünlerin bileşimleri GC/MS kullanılarak analizlenmiş ve iyot sayıları belirlenmiştir. Piroliz sonucunda karbon sayıları C7-C36 arasında, iyot sayıları 78-92 arasında değişen, olefin ve parafin karakterinde yapıları içeren hidrokarbon ürünler elde edilmiştir. Piroliz sıvı ürünü karıştırmalı bir cam reaktörde, toluen ortamında çözülerek susuz AlCl3 eşliğinde polimerleştirilmiştir. Polimerizasyona; sürenin, sıcaklığın, katalizör oranının ve çözücü oranının etkisi incelenmiştir. Bu parametreler için optimum polimerizasyon şartları belirlenmiştir. Bu optimum şartlarda süre 5 saat, sıcaklık -10 ºC, katalizör oranı %7 ve çözücü oranı hacimce 1/3(piroliz sıvısı/toluen) olarak belirlenmiştir. Bu şartlarda sayıca ortalama mol kütlesi 2700 olan oligomerler üretilmiştir.Polimerizasyon verimi % 87 olarak bulunmuştur. Ürünün molekül ağırlığı GPC ile belirlenmiştir. Ayrıca stiren monomeri varlığında oluşan oligomere karışım oranlarının etkisi incelenmiştir. Stiren oranının artmasıyla oluşan oligomerin molekül ağırlığında, yumuşama noktasında ve verimde artış gözlenmiştir. Farklı vakum basınçlarında elde edilen piroliz sıvıları ile yapılan deneyler sonucunda elde edilen polimerizasyon ürünlerinin molekül ağırlıklarında ve verimde çok fazla bir değişim gözlenmemiştir. Ancak daha yüksek vakumda elde edilen piroliz sıvılarının polimerizasyonu ile elde edilen ürünün molekül ağırlığında ve polimerizasyon veriminde bir miktar azalma gözlenmiştir. Son deney grubunda polimerizasyondan önce piroliz sıvısı distillenmiş ve elde edilen distilat polimerizasyonda kullanılmıştır. Bu şartlarda sayıca ortalama mol kütlesi 2800 olan ürünler elde edilmiştir.