Theses supervised by Prof. Dr. Mualla Öner
27 theses · Yıldız Technical University
Biyonanokompozitlerin bariyer ve termal özelliklerine bor nitrürün etkisi
Gıdaların besin değerlerini kaybetmeden dış etkilerden muhafaza edilmesi için tercih edilen ambalaj malzemesi çok önemlidir. Kullanılan ambalajın özelliklerinin iyi olmasının yanında, ambalaj malzemesinin üretiminde kullanılan hammaddeler ve kullanımdan sonra oluşan atık da çevre kirliliğine neden olmamalıdır. Oysa ki geleneksel fosil tabanlı sentetik polimerler atık olarak toprakta çok uzun süre parçalanamazlar ve çevre kirliliğine neden olurlar. Üstelik petrolden elde edilen bu sentetik polimerlerin tükenmekte olan bir kaynaktan elde ediliyor olması da ambalaj endüstrisi için alternatif arayışlar gerektirmiştir. Bu arayışlar sonucunda günümüzde alternatif olarak üzerinde en çok çalışılan konu biyopolimerlerin ambalaj malzemesi olarak kullanımıdır. Yenilenebilir karbon kaynaklarından veya biyolojik kökenli hammaddelerden elde edilen bu biyopolimerler, uygun koşullar sağlandığında CO2, su ve biyokütleye parçalanarak doğaya zarar vermeden ömrünü tamamlayabilmektedir. Ancak biyopolimerler çevre adına büyük avantajlara sahip olsa da endüstriyel olarak kullanılmak için gerekli özellikleri taşımamaktadırlar. İstenilen özelliklerin kazandırılması için biyopolimerler çeşitli dolgu malzemeleriyle desteklenerek biyonanokompozitler hazırlanmakta ve endüstriyel kullanıma uygun hale getirilmektedir. Gıda ambalajı olarak biyopolimerlerin önerildiği bu çalışmada biyolojik kaynaklı ve biyolojik olarak parçalanabilen çevre dostu bir termoplastik poliester çeşidi olan poli-3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat (PHBV) kopolimeri kullanılmıştır. PHBV'nin gaz bariyer, mekanik ve termal özelliklerini geliştirmek için yüksek termal stabilite, yüksek mekanik dayanım, yüksek termal iletkenlik gibi üstün özelliklere sahip nano hekzagonal bor nitrür (h-BN) kullanılarak PHBV biyonanokompozitleri geliştirilmiştir. Kompozit hazırlanmadan önce h-BN çeşitli yöntemlerle eksfoliye edilmiş ve oktil(trietoksi)silan (OTES) kullanılarak yüzey geliştirme çalışmaları yapılmıştır. h-BN eksfoliyasyonu SEM, Nano-S ve Partikül Boyut Dağılımı analizleri ile incelenmiş ve en uygun koşullar tespit edilmiştir. Modifiye edilen h-BN'nin daha sonra XRD, FTIR, TGA, DSC ile karakterizasyonu yapılmış ve belirlenen yükleme yüzdelerine göre, eriyik harmanlama yöntemi kullanılarak PHBV ile birleştirilmiştir. Hazırlanan nanokompozitler XRD, SEM, FTIR, TGA, DSC analizleri ile karakterize edilmiş, oksijen geçirgenliği ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. PHBV/BN nanokompozitleri için ağırlıkça %0.05'den %1'e dolgu yüklemesi ile oksijen geçirgenliği, difüzivitesi ve çözünürlüğü belirlenmiştir. BN nanoparçacıklarının %0.5'e kadar polimere eklenmesiyle gaz bariyer özelliğinde artış gözlenlenmiştir. Silanla muamele edilen h-BN ile hazırlanan nanokompozitlerin silansız numunelere göre daha başarılı olduğu görülmüştür. En iyi bariyer özellikleri, katkısız PHBV'ye kıyasla oksijen geçirgenliğinin (OP) %27.4 düşürdüğü görülen %0.5 oranında silanlı BN içeren nanokompozit numunesi için elde edilmiştir. Kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin de BN'nin biyopolimere ilavesiyle geliştirildiği gösterilmiştir. Termogravimetrik analiz (TGA), bileşiklerin termal stabilitesinin katkısız PHBV'den daha yüksek olduğunu göstermiştir. Kompozitin Young modülü, %0.5 oranında silanlı BN varlığında %12.7 oranında artmıştır. Daha yüksek yüklemede, PHBV matrisi içinde BN aglomerasyonu oluşmakta ve matris ile BN arasında uygun yapışmanın eksikliği yetersiz gerilim transferine neden olmaktadır. Halpin-Tsai ve Hui-Shia modelleri, kompozitlerin elastik modülü üzerindeki BN parçacıklarının takviye etkisini değerlendirmek için kullanılmıştır. Başlangıç kompozit sertliği için mikromekanik modeller, deneysel değerlerle iyi korelasyon göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Biyopolimer, poli-3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat (PHBV), hekzagonal bor nitrür (h-BN), oksijen geçirgenliği
Nano ve mikron boyutta hidroksiapatit üretimine proses parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Kontrollü kristalizasyon, nanometre ve mikrometre aralıktaki benzersiz yapısı ile tanımlanmış parcacıkları üretmenin zorluğundan dolayı, kimya mühendisliğinin en önemli tekniklerinden biridir. Bu çalışmada, hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2, HAP) kristalleri pH, atmosfer şartları ve sıcaklık kontrol edilerek, başlangıç malzemeleri kalsiyum klorür (CaCl2) potasyum dihidrojen fosfat (KH2PO4) olacak şekilde, kesikli ve sürekli reaktör (MSMPR ? Mixed Solution Mixed Product Removal) kullanılarak üretilmiştir. Kesikli reaktörle yapılan çalışmalarda HAP oluşumu sırasında lateks (akrilik asit polistiren kopolimeri) ve karboksimetil inulin (KMI) polimerleri katkı maddesi olarak kullanılmış ve HAP kristal morfolojisine, yüzey alanına, partikül büyüklüğüne ve boyut dağılımına katkı konsantrasyonlarının etkileri incelenmiştir. HAP kristalleri SEM, BET, FT-IR, XRD ve boyut dağılım ölçerle karakterize edilmiştir. KMI polimer katkısı morfoloji, yüzey alanı, boyut ve partikül boyut dağılımını etkileşmiştir. KMI katkısıyla birlikte boyuttaki azalma C-eksini yönünde oldukça büyüktür. Aglomere haldeki küçük HAP kristalleri SEM fotoğraflarında görülmektedir. X-ışını analizleri partiküllerin yüksek ısıl stabiliteye sahip olduğunu göstermiştir. HAP kristalleri lateks varlığında çöktürüldüğünde, polimer partikülleri büyüyen kristalerin içine katılarak, polimer-inorganik hibrit oluşturmuşlardır. Polimer konsantrasyonlarına bağlı olarak, mikrometre ve mikrometrenin altındaki boyutlarda çubuk şeklinde kristaller elde edilmiştir.MSMPR kristalizörde yapılan çalışmalarda HAP kristallerinin büyüme ve çekirdeklenme hızları ile KMI katkısının kristalizasyona etkileri incelenmiştir. Lineer sayı yoğunluğu modeli deneysel verileri tanımlamak için kullanılmıştır. KMI polimer konsantrasyonunun HAP'ın büyüme hızını etkilediği gözlenmiştir. Yüksek KMI konsantrasyonlarında kristal yapısının iğne şeklinden küre şekline değiştiği görülmüştür.
Plastik boru üretimine değişik parametrelerin etkisinini incelenmesi
İstatiksel proses kontrol teknikleri kullanılarak, polipropilen random kopolimerhammaddeden yapılan plastik boruların dış çap ve et kalınlığı değerlerine prosesin vakum,çekme hızı ve yalak sıcaklığı değerlerinin etkileri incelenmiştir.Ekstrüder devri, hammadde, vakum, soğutma suyu sıcaklığı, çekme hızı, girilen ve ölçülengramajlar, dış çap ve et kalınlığı verileri belirli zaman aralıkları ile toplanmış, bu veriler ileprosesin X-R kontrol şemaları çizilmiş ve proses yapabilirlik analizleri yapılmıştır. Dış çap veet kalınlığı değerlerinin proses parametrelerine karşılık grafikleri çizilmiş ve eğilimlerbelirlenmiştir.Yapılan çalışmalar sonucunda, plastik boru ekstrüzyonunda et kalınlığı değerlerini istatikselolarak kontrol altında tutmak dış çapa nazaran daha kolay olduğu anlaşılmıştır. Dış çap;vakum, çekme hızı ve yalak sıcaklığı parametreleri ile doğru orantılı; et kalınlığı değerlerininise vakum ve çekme hızı ile ters orantılı olduğu gözlenmiştir.Anahtar kelimeler: Plastik boru, ekstrüzyon, istatiksel proses kontrol.JÜRİ:1. Prof. Dr. Mualla Öner (Danışman) Kabul Tarihi: 02.01.20062. Prof. Dr. Ülker Beker Sayfa Sayısı: 1023. Prof. Dr. M. Ali Gürkaynak
Çevre dostu polimerlerin kalsiyum oksalat kristalizasyonuna etkisi
Kalsiyum oksalat monohidrat (COM) birçok seker fabrikasındaki radyatör borularda kabuk olusturan baslıca elementlerden biri olarak bilinmektedir. Buharlastırıcılarda yapılan derisiklendirme islemi esnasında bu bilesenin olusumu, buharlastırıcının ısı transfer katsayısını düsürür. Meydana gelen sert ve yoğun birikintilerin giderilmesi için kullanılan yöntemler pahalı ve yetersizdir. Az çözünen tuzların kristalizasyonu biyolojik sistemlerde de çok önemli bir yer tutmaktadır. ?drar tası olusumu insanlık tarafından bilinen en eski hastalıklardan biridir. Kalsiyum oksalat üriner bölgedeki patolojik kristal olusumunun ana bilesenini olusturur. Tıp alanında çalısanlar bu bilesenlerin kristalizasyonuna büyük ilgi duymaktadır. Bu çalısmada sulu çözeltideki kalsiyum oksalat monohidrat (CaC2O4.H2O, COM) kristal büyümesine çevre dostu polimerlerin etkisi incelenmistir. Katkı maddesi olarak çevre dostu bir polimer olan inülinin karboksimetilasyon isleminden geçmis ve üç farklı karboksilat grubuna sahip olan türevi, karboksimetilinülin kullanılmıstır. Üç farklı karboksilat grup sayısına sahip olan polimerlerin COM kristalinin büyüme hızına etkisi çözelti iletkenliğinin zamanla değisimi ile belirlenmistir. Kristalizasyonun önlenmesinde, polimer konsantrasyonu ve karboksilat grup sayısının önemli parametreler olduğu saptanmıstır. Anahtar Kelimeler: Kalsiyum oksalat kristalizasyonu, inülin, inhibitörler, polimerler.
Kalsiyum sülfat dihidrat kristalizasyonuna fosfonik asit içerikli katkı maddelerin etkisi
Çözeltiden katı materyallerin kristalizasyonu en sık kullanılan temel işlemlerden biridir ve kimyasal endüstrilerde çeşitli materyallerin üretilmesinde kullanılan en eski ayırma işlemidir. Kristallerin büyüme modellerinin buharın yoğuşması ile meydana geldiği bilinmektedir ancak kristal büyümesi ve çözeltiden çözülmesi olayları oldukça karışıktır. Pratikte çoğu alanda uygulamasına rağmen, birçok kristalizasyon prosesinin mekanizması tam olarak anlaşılabilmiş değildir. Kalsiyum sülfat kristalizasyonu, tuz giderme proseslerinde aşırı doygun çözeltilerde çökerek kabuk oluşturduğundan dolayı çok önemlidir. Çünkü bu kabuklanmalar ısı transfer verimini düşürmektedir. Kristalizayon prosesi, aşırı doygunluk, çözelti sıcaklığı, karıştırma hızı ve katkı maddesi gibi birçok faktörden etkilenmektedir. Bu faktörlerden kristalizasyonu en çok etkileyen faktör katkı maddesidir.Bu çalışmada, çeşitli endüstri dallarında özellikle fosforik asit üretiminde, atık su işleminde, jeokimya alanında, petrol üretiminde, tuz giderme işlemindeki kabuk oluşumunda ve soğutma kuleleri teknolojisinde büyük önem teşkil eden kalsiyum sülfat dihidratın (alçıtaşı), kristal büyümesine sodium fosfositrat (NaPC), etilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (EDTMP), hekzametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (HDTMP), oktametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (ODTMP) ve dodekametilendiamin tetra metilen fosfonik asitin (DDTMP) etkileri incelenmiştir. Bu katkı maddelerinin kalsiyum sülfat dihidratın kristalizasyon hızına etkisi çözelti iletkenliğinin zamanla değişimi ile belirlenmiştir. Ayrıca kristal büyüklüğü ve morfolojisi elektron tarama mikroskobu (SEM) ve partikül boyut analiz cihazı (PS) yardımı ile belirlenmiştir.Yapılan deneysel çalışmalar değerlendirildiğinde kullanılan katkı maddelerinin kalsiyum sülfat dihidratın (alçıtaşı) kristalizasyon hızını ve kristal boyutunu etkiledikleri ve kristalizasyon geciktirici olarak davrandıkları görülmüştür.
Karboksimetil inülin'in hidroksiapatit kristalizasyonuna etkisi
Kimyasal formülü Ca10(PO4)6(OH)2 olan hidroksiapatit (HAP), yüksek biyouyumluluğu ve kimyasal ve biyolojik olarak kemik yapısına benzerlik özellikleri ile ortopedi, dişçilik, cerrahi ve ilaç salınım sistemlerinde implant malzeme olarak oldukça geniş kullanım alanı bulan bir biyomalzemedir. Bugüne kadar HAP tozu üretmek amacı ile sol-jel, homojen çöktürme, hidrotermal, mekanokimyasal, püskürterek kurutma ve yanma sentezi yöntemleri uygulanmıştır.Bu çalışmada HAP üretimi için düşük maliyet ve proses uygulanabilirliğinin kolaylığı açısından çözelti prosesi kullanılmıştır. Ancak bu durumda malzemelerin yapısı ve pH, sıcaklık gibi çözelti koşulları sürekli kontrol altında tutulmalıdır.Çalışmada, bozunabilen çevre dostu polisakkarit bazlı polikarboksilat olan karboksimetil inülin'in (CMI), doygun kalsiyum fosfat çözeltisine eklenen HAP aşı kristali üzerinden gerçekleşen kristalizayon reaksiyon kinetiğine etkisi incelenmiştir. Eklenen polimerin konsantrasyonu ve karboksilasyon derecesi kristalizasyon prosesi üzerinde etkilidir.Anahtar kelimeler: Hidroksiapatit, kristalizasyon prosesi, çevre dostu polimerler, polimerik katkı maddeleri.
Polimerik katkı maddelerinin kalsiyum sülfat kristalizasyonuna etkisi
ÖZET Kristal büyümesinin kontrolü ve kristal şeklinin değişmesi endüstriyel kristalizasyonda önemli yer tutar. Gecikme zamanını artırmaları ve nükleasyon davranışını etkilemelerinden dolayı katkı maddeleri kristalizasyon proseslerinde sıkça kullanılırlar. Bu çalışmada sulu çözeltideki kalsiyum sülfat dihidratın (CaS04 2H20, alçıtaşı) kristal büyümesine katkı maddelerinin etkileri incelenmiştir. Katkı maddesi olarak molekül ağırlıkları ve polietilenoksit yüzdeleri farklı propilenoksit ve etilenoksit blok kopolimerleri ile metakrilik esaslı blok kopolimerleri kullanılmıştır. Kopolimerlerin CaS04.2H20 kristalinin büyüme hızına etkisi çözelti iletkenliğinin zamanla değişimi ile belirlenmiştir. Kalsiyum sülfat dihidrat kristal büyümesini önlemede, polimer yapışırım, polimerin asit içeriğinin ve molekül ağırlığının en etkili parametreler olduğu gözlenmiştir. ıx
Kalsiyum karbonat (CaCO3) üretiminde reaksiyon parametrelerinin incelenmesi ve morfolojinin kontrolü
Kalsiyum karbonat kristalizasyonu hem endüstriyel uygulamalarda hem de biyomineralizasyonda önemli bir mineral olduğu için yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Kalsiyum karbonat katkı maddesi olarak yiyecek, kağıt, kozmetik, kauçuk ve plastik sanayi gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Dolgu maddesi olarak kullanımı dışında, sülfür dioksitin temizlenmesi, cam üretimi, atık arıtma ve ağır metal giderimi gibi çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Yüzeylerde kalsiyum karbonatın çökmesi endüstriyel ekipmanlar için büyük problemdir.Bu çalışmada, sulu çözeltilerden kalsit çökme kinetiği karboksimetil inülin (KMİ) varlığında sıcaklık, pH, aşırı doygunluk (S = 4.8) ve iyonik gücün (I = 0.1M) kontrol edildiği sabit kompozisyon metodu ile çalışılmıştır. Kalsiyum karbonat kristal büyümesi düşük konsantrasyondaki KMİ varlığında engellenmiştir.Çalışmanın ikinci aşamasında, KMİ biyopolimeri kullanılarak kesikli kristalizatör ile kalsiyum karbonat kristalizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kesikli kristalizatör sisteminde, katkı maddesinin, başlangıç reaktant konsantrasyonunun ve reaktant hızının kristal morfolojisine, yüzey alanına, parçacık büyüklüğüne etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kalsiyum karbonat morfolojisine ve kristal boyutuna ultrasonik ses dalgalarının etkisi incelenmiştir. Örnekler XRD, FT-IR, TG/DTA, BET ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. KMİ varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristallerin polimorfu saf kalsitten kalsit-vaterit karışımına dönüşmüştür. SEM görüntüleri biyopolimer varlığında ortalama kristal boyutun azaldığını göstermiştir. Biyopolimer yokluğunda ve varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristalleri adsorban olarak sulu çözeltilerden Cu+2 gideriminde kullanılmıştır. Elde edilen veriler adsorpsiyon kinetik modeller ile tanımlanmıştır.
Kalsiyum karbonat (CaCO3) üretiminde reaksiyon parametrelerinin incelenmesi ve morfolojinin kontrolü
Kalsiyum karbonat kristalizasyonu hem endüstriyel uygulamalarda hem de biyomineralizasyonda önemli bir mineral olduğu için yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Kalsiyum karbonat katkı maddesi olarak yiyecek, kağıt, kozmetik, kauçuk ve plastik sanayi gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Dolgu maddesi olarak kullanımı dışında, sülfür dioksitin temizlenmesi, cam üretimi, atık arıtma ve ağır metal giderimi gibi çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Yüzeylerde kalsiyum karbonatın çökmesi endüstriyel ekipmanlar için büyük problemdir.Bu çalışmada, sulu çözeltilerden kalsit çökme kinetiği karboksimetil inülin (KMİ) varlığında sıcaklık, pH, aşırı doygunluk (S = 4.8) ve iyonik gücün (I = 0.1M) kontrol edildiği sabit kompozisyon metodu ile çalışılmıştır. Kalsiyum karbonat kristal büyümesi düşük konsantrasyondaki KMİ varlığında engellenmiştir.Çalışmanın ikinci aşamasında, KMİ biyopolimeri kullanılarak kesikli kristalizatör ile kalsiyum karbonat kristalizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kesikli kristalizatör sisteminde, katkı maddesinin, başlangıç reaktant konsantrasyonunun ve reaktant hızının kristal morfolojisine, yüzey alanına, parçacık büyüklüğüne etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kalsiyum karbonat morfolojisine ve kristal boyutuna ultrasonik ses dalgalarının etkisi incelenmiştir. Örnekler XRD, FT-IR, TG/DTA, BET ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. KMİ varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristallerin polimorfu saf kalsitten kalsit-vaterit karışımına dönüşmüştür. SEM görüntüleri biyopolimer varlığında ortalama kristal boyutun azaldığını göstermiştir. Biyopolimer yokluğunda ve varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristalleri adsorban olarak sulu çözeltilerden Cu+2 gideriminde kullanılmıştır. Elde edilen veriler adsorpsiyon kinetik modeller ile tanımlanmıştır.
Plastik ekstrüzyon ürünlerinde gaz geçiş özelliklerinin incelenmesi ve geliştirilmesi
Ekstrüzyon yöntemi ile üretilen polipropilen borular hem ev tesisatlarında hem de endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Evsel ve endüstriyel kullanım sırasında ortamdaki oksijenin, plastik borunun iç hacmine geçişi, borunun bağlı olduğu tesisatta kullanılan metal ekipmanlarda korozyona neden olmaktadır.Polimerik malzemelerin gaz geçiş hızını belirleyen faktör polimerin gaz difüzyon katsayısıdır. Polimerik film ve levha şeklindeki ürünlerin oksijen gazı difüzyon katsayısının ölçülmesi için birçok cihaz bulunmaktadır. Ancak plastik borular için, silindirik koordinatlarda, sabit hacim değişken basınç metodu ile gaz geçişini ölçecek ve difüzyon katsayısını belirleyecek bir sistem ve yayınlanmış çalışma mevcut değildir. Plastik bir üründe, üretim yönteminin polimerin morfolojik yapısı üzerindeki etkisi büyük olduğundan, kartezyen koordinatlarda film ya da levha ekstrüzyonu ile üretilen ince film ya da ince levha şeklindeki polipropilen malzemeler için ölçülmüş difüzyon katsayıları, silindirik koordinatlarda sürekli ekstrüzyon yöntemi ile üretilen kalın etli plastik borularda farklı sonuçlar verebilir.Bu çalışmada silindirik koordinatlarda polimerik malzemelerin gaz difüzyonu katsayısını ölçebilmek için sistem gereksinimleri tasarlanmış ve bir plastik borunun gaz difüzyon katsayısını plastik boru numunesi kullanarak ölçebilecek bir test sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu test sistemi ile 20 mm dış çapında, 3,4 mm et kalınlığında polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısı ölçülmüştür.Polipropilen boruların ev veya endüstriyel tesisata döşendikten sonra kullanım süresi boyunca plastik boruda meydana gelebilecek morfolojik değişiklikler hızlandırılmış yaşlanma testleri ile daha kısa sürede gerçekleştirilmeye çalışılmıştır.Uygulanan ısıl ve mekanik yaşlandırmaların polipropilen boruların morfolojik ve mekanik özelliklerine etkisi Pozitron Yok Olma Ömrü Spektroskopisi (PALS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Eriyik Akış İndisi (MFI), yoğunluk ve çekme testleri ile tespit edilmiştir. Uygulanan yaşlandırma tiplerinin polipropilen boruların difüzyon katsayılarına etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile belirlenmiştir.Çift burgulu ekstrüderde nanokil, kalsit ve cam elyaf katkılı polipropilen kompozit malzemeler hazırlanmış, hazırlanan bu kompozit malzemeler ile çok katmanlı polipropilen borular üretilmiştir. Çok katmanlı yapının polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısına olan etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile incelenmiştir.Çalışma sonucunda polipropilen borunun difüzyon katsayısını ölçmek için yeni bir test sistemi geliştirilmiştir. Polipropilen boru için elde edilen difüzyon katsayısının polipropilen filmler veya levhalar için literatürde verilen değerden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.Yaşlandırmaların test edilen tüm numunelerde kristal yapı içerisinde bulunan serbest hacim boşluk çaplarında küçülmeye, kopma gerilmesi ve kopmada uzama değerlerinde azalmaya, kristalizasyon yüzdesinde artmaya, karbonil ve hidroksil indeksinde yükselemeye ve yoğunluk değerlerinde artmaya neden olduğu görüşmüştür.110 °C'de etüv içerisinde sabit sıcaklıkta ısıl yaşlandırma ve 90- 20 °C sıcak - soğuk ısıl çevrim testi ile yapılan yaşlandırmaların polipropilen borunun gaz difüzyon katsayısını artırdığı, sıcak su içerisinde hidrostatik basınç altında uzun süre bekletmenin ise borunun gaz difüzyon katsayısını düşürdüğü tespit edilmiştir.Nanokil, kalsit ve cam elyaf ile elde edilen kompozit yapıların orta katman olarak kullanıldığı çok katmanlı borularda oksijen difüzyon katsayısının düştüğü gözlemlenmiştir. Kil-polipropilen nanokompozit ara katmanının kullanıldığı çok katmanlı borularda kompozit yapıdaki inorganik madde oranı kalsit ve cam elyaf ile hazırlanan kompozit yapılardakinden beş kat daha düşük olmasına rağmen oksijen bariyer özelliğini diğerlerine nazaran üç kat daha fazla artırdığı tespit edilmiştir.
Plastik ekstrüzyon ürünlerinde gaz geçiş özelliklerinin incelenmesi ve geliştirilmesi
Ekstrüzyon yöntemi ile üretilen polipropilen borular hem ev tesisatlarında hem de endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Evsel ve endüstriyel kullanım sırasında ortamdaki oksijenin, plastik borunun iç hacmine geçişi, borunun bağlı olduğu tesisatta kullanılan metal ekipmanlarda korozyona neden olmaktadır.Polimerik malzemelerin gaz geçiş hızını belirleyen faktör polimerin gaz difüzyon katsayısıdır. Polimerik film ve levha şeklindeki ürünlerin oksijen gazı difüzyon katsayısının ölçülmesi için birçok cihaz bulunmaktadır. Ancak plastik borular için, silindirik koordinatlarda, sabit hacim değişken basınç metodu ile gaz geçişini ölçecek ve difüzyon katsayısını belirleyecek bir sistem ve yayınlanmış çalışma mevcut değildir. Plastik bir üründe, üretim yönteminin polimerin morfolojik yapısı üzerindeki etkisi büyük olduğundan, kartezyen koordinatlarda film ya da levha ekstrüzyonu ile üretilen ince film ya da ince levha şeklindeki polipropilen malzemeler için ölçülmüş difüzyon katsayıları, silindirik koordinatlarda sürekli ekstrüzyon yöntemi ile üretilen kalın etli plastik borularda farklı sonuçlar verebilir.Bu çalışmada silindirik koordinatlarda polimerik malzemelerin gaz difüzyonu katsayısını ölçebilmek için sistem gereksinimleri tasarlanmış ve bir plastik borunun gaz difüzyon katsayısını plastik boru numunesi kullanarak ölçebilecek bir test sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu test sistemi ile 20 mm dış çapında, 3,4 mm et kalınlığında polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısı ölçülmüştür.Polipropilen boruların ev veya endüstriyel tesisata döşendikten sonra kullanım süresi boyunca plastik boruda meydana gelebilecek morfolojik değişiklikler hızlandırılmış yaşlanma testleri ile daha kısa sürede gerçekleştirilmeye çalışılmıştır.Uygulanan ısıl ve mekanik yaşlandırmaların polipropilen boruların morfolojik ve mekanik özelliklerine etkisi Pozitron Yok Olma Ömrü Spektroskopisi (PALS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Eriyik Akış İndisi (MFI), yoğunluk ve çekme testleri ile tespit edilmiştir. Uygulanan yaşlandırma tiplerinin polipropilen boruların difüzyon katsayılarına etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile belirlenmiştir.Çift burgulu ekstrüderde nanokil, kalsit ve cam elyaf katkılı polipropilen kompozit malzemeler hazırlanmış, hazırlanan bu kompozit malzemeler ile çok katmanlı polipropilen borular üretilmiştir. Çok katmanlı yapının polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısına olan etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile incelenmiştir.Çalışma sonucunda polipropilen borunun difüzyon katsayısını ölçmek için yeni bir test sistemi geliştirilmiştir. Polipropilen boru için elde edilen difüzyon katsayısının polipropilen filmler veya levhalar için literatürde verilen değerden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.Yaşlandırmaların test edilen tüm numunelerde kristal yapı içerisinde bulunan serbest hacim boşluk çaplarında küçülmeye, kopma gerilmesi ve kopmada uzama değerlerinde azalmaya, kristalizasyon yüzdesinde artmaya, karbonil ve hidroksil indeksinde yükselemeye ve yoğunluk değerlerinde artmaya neden olduğu görüşmüştür.110 °C'de etüv içerisinde sabit sıcaklıkta ısıl yaşlandırma ve 90- 20 °C sıcak - soğuk ısıl çevrim testi ile yapılan yaşlandırmaların polipropilen borunun gaz difüzyon katsayısını artırdığı, sıcak su içerisinde hidrostatik basınç altında uzun süre bekletmenin ise borunun gaz difüzyon katsayısını düşürdüğü tespit edilmiştir.Nanokil, kalsit ve cam elyaf ile elde edilen kompozit yapıların orta katman olarak kullanıldığı çok katmanlı borularda oksijen difüzyon katsayısının düştüğü gözlemlenmiştir. Kil-polipropilen nanokompozit ara katmanının kullanıldığı çok katmanlı borularda kompozit yapıdaki inorganik madde oranı kalsit ve cam elyaf ile hazırlanan kompozit yapılardakinden beş kat daha düşük olmasına rağmen oksijen bariyer özelliğini diğerlerine nazaran üç kat daha fazla artırdığı tespit edilmiştir.
Plastik ekstrüzyon ürünlerinde gaz geçiş özelliklerinin incelenmesi ve geliştirilmesi
Ekstrüzyon yöntemi ile üretilen polipropilen borular hem ev tesisatlarında hem de endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Evsel ve endüstriyel kullanım sırasında ortamdaki oksijenin, plastik borunun iç hacmine geçişi, borunun bağlı olduğu tesisatta kullanılan metal ekipmanlarda korozyona neden olmaktadır.Polimerik malzemelerin gaz geçiş hızını belirleyen faktör polimerin gaz difüzyon katsayısıdır. Polimerik film ve levha şeklindeki ürünlerin oksijen gazı difüzyon katsayısının ölçülmesi için birçok cihaz bulunmaktadır. Ancak plastik borular için, silindirik koordinatlarda, sabit hacim değişken basınç metodu ile gaz geçişini ölçecek ve difüzyon katsayısını belirleyecek bir sistem ve yayınlanmış çalışma mevcut değildir. Plastik bir üründe, üretim yönteminin polimerin morfolojik yapısı üzerindeki etkisi büyük olduğundan, kartezyen koordinatlarda film ya da levha ekstrüzyonu ile üretilen ince film ya da ince levha şeklindeki polipropilen malzemeler için ölçülmüş difüzyon katsayıları, silindirik koordinatlarda sürekli ekstrüzyon yöntemi ile üretilen kalın etli plastik borularda farklı sonuçlar verebilir.Bu çalışmada silindirik koordinatlarda polimerik malzemelerin gaz difüzyonu katsayısını ölçebilmek için sistem gereksinimleri tasarlanmış ve bir plastik borunun gaz difüzyon katsayısını plastik boru numunesi kullanarak ölçebilecek bir test sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu test sistemi ile 20 mm dış çapında, 3,4 mm et kalınlığında polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısı ölçülmüştür.Polipropilen boruların ev veya endüstriyel tesisata döşendikten sonra kullanım süresi boyunca plastik boruda meydana gelebilecek morfolojik değişiklikler hızlandırılmış yaşlanma testleri ile daha kısa sürede gerçekleştirilmeye çalışılmıştır.Uygulanan ısıl ve mekanik yaşlandırmaların polipropilen boruların morfolojik ve mekanik özelliklerine etkisi Pozitron Yok Olma Ömrü Spektroskopisi (PALS), Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Eriyik Akış İndisi (MFI), yoğunluk ve çekme testleri ile tespit edilmiştir. Uygulanan yaşlandırma tiplerinin polipropilen boruların difüzyon katsayılarına etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile belirlenmiştir.Çift burgulu ekstrüderde nanokil, kalsit ve cam elyaf katkılı polipropilen kompozit malzemeler hazırlanmış, hazırlanan bu kompozit malzemeler ile çok katmanlı polipropilen borular üretilmiştir. Çok katmanlı yapının polipropilen boruların oksijen difüzyon katsayısına olan etkisi geliştirilen yeni ölçüm sistemi ile incelenmiştir.Çalışma sonucunda polipropilen borunun difüzyon katsayısını ölçmek için yeni bir test sistemi geliştirilmiştir. Polipropilen boru için elde edilen difüzyon katsayısının polipropilen filmler veya levhalar için literatürde verilen değerden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.Yaşlandırmaların test edilen tüm numunelerde kristal yapı içerisinde bulunan serbest hacim boşluk çaplarında küçülmeye, kopma gerilmesi ve kopmada uzama değerlerinde azalmaya, kristalizasyon yüzdesinde artmaya, karbonil ve hidroksil indeksinde yükselemeye ve yoğunluk değerlerinde artmaya neden olduğu görüşmüştür.110 °C'de etüv içerisinde sabit sıcaklıkta ısıl yaşlandırma ve 90- 20 °C sıcak - soğuk ısıl çevrim testi ile yapılan yaşlandırmaların polipropilen borunun gaz difüzyon katsayısını artırdığı, sıcak su içerisinde hidrostatik basınç altında uzun süre bekletmenin ise borunun gaz difüzyon katsayısını düşürdüğü tespit edilmiştir.Nanokil, kalsit ve cam elyaf ile elde edilen kompozit yapıların orta katman olarak kullanıldığı çok katmanlı borularda oksijen difüzyon katsayısının düştüğü gözlemlenmiştir. Kil-polipropilen nanokompozit ara katmanının kullanıldığı çok katmanlı borularda kompozit yapıdaki inorganik madde oranı kalsit ve cam elyaf ile hazırlanan kompozit yapılardakinden beş kat daha düşük olmasına rağmen oksijen bariyer özelliğini diğerlerine nazaran üç kat daha fazla artırdığı tespit edilmiştir.
Biyobozunur PHBV-hidroksiapatit nanokompozitlerinin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Poli(hidroksialkanoatlar), PHA'lar üstün fiziksel ve biyobozunurluk özellikleri nedeniyle bilimsel ve endüstriyel toplumlarda büyük ilgi çekmektedir. PHA'lar biyomedikal sanayi, her türlü kalıplanmış ürün, ambalaj, kaplama, film, elektronik, sensör, köpük ve enerji uygulamaları dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda kullanılabilmektedir. Fakat, petrol bazlı polimerlerin ucuzluğu sebebiyle, PHA'ların kullanımı sınırlanmaktadır. Bu nedenle, biyopolimerlerin yaygın olarak kullanılan bozunmayan termoplastikler ile yarışır hale gelebilmesi için özelliklerinin iyileştirilmesi önemli bir ihtiyaç haline gelmiştir. Küçük miktarlarında, malzeme özelliklerinde gösterdikleri iyileşmeler sebebiyle, polimerlerde nano ölçekli dolgu malzemelerinin kullanımı akademik ve endüstriyel alanda son yıllarda büyük ilgi yaratmıştır. Hidroksiapatit (HAP), yüksek biyouyum ve biyoaktiflik gösteren kalsiyum fosfatlardan biridir. Bu çalışmada, sürdürülebilir bir şekilde hazırlanan biyolojik olarak parçalanabilir "yeşil" kompozit geliştirmeyi amaçladık. Bu kompozit sistem için, içsel biyobozunurluk ve biyouyumluluk özellikleri sebebiyle, yarı kristal matris olarak Poli(3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) polimer, partikül dolgu olarak ise hidroksiapatit (HAP) seçilmiştir. Araştırmanın temel karakterizasyonu için, HAP takviyeli PHBV biyobazlı kompozit numuneleri ekstrüzyon prosesi kullanılarak üretilmiştir. Kompozitlerin özellikleri, ilave edilen HAP miktarının fonksiyonu olarak incelenmiştir. Aynı zamanda silan yüzey modifikasyonunun HAP üzerine etkisi de incelenmiştir. Kompozitlerde, PHBV polimere göre iyileştirilmiş mekanik ve bariyer özellikler elde edilmesiyle potansiyel uygulamalarda kullanımı önerilmektedir.
Hidroksiapatit tabletlerden kontrollü ilaç salınımının incelenmesi
Bilimin öncü alanlarından biri olan kontrollü ilaç salım sistemleri, farmasötik bileşiğin insanlar ve hayvanlardaki terapötik etkisinin kontrollü bir şekilde sağlanması amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, deney ortamında gerçekleştirilen Hidroksiapatit (HAP)/Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)/Mikrokristalin selüloz (MCC) karışımındaki biyobozunur tabletten sefazolin sodyumun, kontrollü bir şekilde salınmasının formüle ve karakterize edilmesidir. İlaç etken maddesi olarak sefazolin sodyum antibiyotiği kullanılmıştır. Sefazolin sodyum kemik iliği iltihabı, yumuşak-doku enfeksiyonları ve cerrahi işlemler sonrası enfeksiyon oluşmasını engellemek için bölgesel olarak kullanılması istenilmektedir. Geleneksel yöntemlerle kullanıldığında ise düşük verimlilik göstermektedir. Bu nedenle, antibiyotik yüklü biyobozunur ilaç salım sistemlerinin kullanılması sadece kemik ve iskelet dokusunda bölgesel konsantrasyon artışını engellemekle kalmaz, aynı zaman da hastanede yatarak müdahaleyi ve parenteral uygulamaları da azaltmaktadır. Bu çalışmada, kontrollü ilaç salım sistemi olarak HAP, hidrofilik polimer HPMC ile hidrofobik polimer MCC kullanılmıştır. HAP, birçok klinik çalışmalarda kullanımı oldukça geniş olan, diş ve ortopedi de kusurlu kemik dokusunun onarımında kullanılan yüksek biyouyumlu ve biyoaktif bir biyoseramiktir. Üretimlerinin kolay olmasından dolayı sıklıkla kullanılan hidrofilik matrikslerden biri olan HPMC, bu çalışma da salımın uzatılmasını sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Hazırlanan bütün formülasyolarda sefazolin sodyum miktarı sabit tutulmuştur. Ancak, tablet içerisindeki HAP ile polimer miktarları değiştirilerek çeşitli formülasyonlar hazırlanmıştır. Yavaş salım HPMC miktarı %27,5 olduğunda gözlenmiştir. Kullanılan maddelerin kuru olarak karıştırılıp doğrudan basılması ile hazırlanan tabletlerde, %HAP miktarındaki değişikliklerin salım hızında önemli bir değişiklik oluşturmadığı gözlenmiştir. HAP'ın salım hızına olan etkisini arttırmak için yaş granülasyon yöntemi kullanılmıştır. Yaş granülasyon yöntemi ile hem ilaç salım hızı yavaşlatılmış hem de ani salım engellenmiştir. HPMC katkılı tabletlerden sefazolin sodyumun salım mekanizması Peppas eşitliği dikkate alınarak incelenmiştir. Tabletlerin kinetik davranışları, şişebilme özelliğine sahip matriks yapılara benzer olarak Fick yasasına uymayan salım davranışı göstermiştir. Eşitlikten elde edilen "n" değerinin 0,46 ile 0,80 aralığında belirlenmesi, matrikslerde normal olmayan taşınımın difüzyon, erozyon ve şişme ile ilişkili olduğunu göstermiştir.
Hidroksiapatit tabletlerden kontrollü ilaç salınımının incelenmesi
Bilimin öncü alanlarından biri olan kontrollü ilaç salım sistemleri, farmasötik bileşiğin insanlar ve hayvanlardaki terapötik etkisinin kontrollü bir şekilde sağlanması amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, deney ortamında gerçekleştirilen Hidroksiapatit (HAP)/Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)/Mikrokristalin selüloz (MCC) karışımındaki biyobozunur tabletten sefazolin sodyumun, kontrollü bir şekilde salınmasının formüle ve karakterize edilmesidir. İlaç etken maddesi olarak sefazolin sodyum antibiyotiği kullanılmıştır. Sefazolin sodyum kemik iliği iltihabı, yumuşak-doku enfeksiyonları ve cerrahi işlemler sonrası enfeksiyon oluşmasını engellemek için bölgesel olarak kullanılması istenilmektedir. Geleneksel yöntemlerle kullanıldığında ise düşük verimlilik göstermektedir. Bu nedenle, antibiyotik yüklü biyobozunur ilaç salım sistemlerinin kullanılması sadece kemik ve iskelet dokusunda bölgesel konsantrasyon artışını engellemekle kalmaz, aynı zaman da hastanede yatarak müdahaleyi ve parenteral uygulamaları da azaltmaktadır. Bu çalışmada, kontrollü ilaç salım sistemi olarak HAP, hidrofilik polimer HPMC ile hidrofobik polimer MCC kullanılmıştır. HAP, birçok klinik çalışmalarda kullanımı oldukça geniş olan, diş ve ortopedi de kusurlu kemik dokusunun onarımında kullanılan yüksek biyouyumlu ve biyoaktif bir biyoseramiktir. Üretimlerinin kolay olmasından dolayı sıklıkla kullanılan hidrofilik matrikslerden biri olan HPMC, bu çalışma da salımın uzatılmasını sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Hazırlanan bütün formülasyolarda sefazolin sodyum miktarı sabit tutulmuştur. Ancak, tablet içerisindeki HAP ile polimer miktarları değiştirilerek çeşitli formülasyonlar hazırlanmıştır. Yavaş salım HPMC miktarı %27,5 olduğunda gözlenmiştir. Kullanılan maddelerin kuru olarak karıştırılıp doğrudan basılması ile hazırlanan tabletlerde, %HAP miktarındaki değişikliklerin salım hızında önemli bir değişiklik oluşturmadığı gözlenmiştir. HAP'ın salım hızına olan etkisini arttırmak için yaş granülasyon yöntemi kullanılmıştır. Yaş granülasyon yöntemi ile hem ilaç salım hızı yavaşlatılmış hem de ani salım engellenmiştir. HPMC katkılı tabletlerden sefazolin sodyumun salım mekanizması Peppas eşitliği dikkate alınarak incelenmiştir. Tabletlerin kinetik davranışları, şişebilme özelliğine sahip matriks yapılara benzer olarak Fick yasasına uymayan salım davranışı göstermiştir. Eşitlikten elde edilen "n" değerinin 0,46 ile 0,80 aralığında belirlenmesi, matrikslerde normal olmayan taşınımın difüzyon, erozyon ve şişme ile ilişkili olduğunu göstermiştir.
Hidroksiapatit tabletlerden kontrollü ilaç salınımının incelenmesi
Bilimin öncü alanlarından biri olan kontrollü ilaç salım sistemleri, farmasötik bileşiğin insanlar ve hayvanlardaki terapötik etkisinin kontrollü bir şekilde sağlanması amacıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, deney ortamında gerçekleştirilen Hidroksiapatit (HAP)/Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)/Mikrokristalin selüloz (MCC) karışımındaki biyobozunur tabletten sefazolin sodyumun, kontrollü bir şekilde salınmasının formüle ve karakterize edilmesidir. İlaç etken maddesi olarak sefazolin sodyum antibiyotiği kullanılmıştır. Sefazolin sodyum kemik iliği iltihabı, yumuşak-doku enfeksiyonları ve cerrahi işlemler sonrası enfeksiyon oluşmasını engellemek için bölgesel olarak kullanılması istenilmektedir. Geleneksel yöntemlerle kullanıldığında ise düşük verimlilik göstermektedir. Bu nedenle, antibiyotik yüklü biyobozunur ilaç salım sistemlerinin kullanılması sadece kemik ve iskelet dokusunda bölgesel konsantrasyon artışını engellemekle kalmaz, aynı zaman da hastanede yatarak müdahaleyi ve parenteral uygulamaları da azaltmaktadır. Bu çalışmada, kontrollü ilaç salım sistemi olarak HAP, hidrofilik polimer HPMC ile hidrofobik polimer MCC kullanılmıştır. HAP, birçok klinik çalışmalarda kullanımı oldukça geniş olan, diş ve ortopedi de kusurlu kemik dokusunun onarımında kullanılan yüksek biyouyumlu ve biyoaktif bir biyoseramiktir. Üretimlerinin kolay olmasından dolayı sıklıkla kullanılan hidrofilik matrikslerden biri olan HPMC, bu çalışma da salımın uzatılmasını sağlamak amacıyla kullanılmıştır. Hazırlanan bütün formülasyolarda sefazolin sodyum miktarı sabit tutulmuştur. Ancak, tablet içerisindeki HAP ile polimer miktarları değiştirilerek çeşitli formülasyonlar hazırlanmıştır. Yavaş salım HPMC miktarı %27,5 olduğunda gözlenmiştir. Kullanılan maddelerin kuru olarak karıştırılıp doğrudan basılması ile hazırlanan tabletlerde, %HAP miktarındaki değişikliklerin salım hızında önemli bir değişiklik oluşturmadığı gözlenmiştir. HAP'ın salım hızına olan etkisini arttırmak için yaş granülasyon yöntemi kullanılmıştır. Yaş granülasyon yöntemi ile hem ilaç salım hızı yavaşlatılmış hem de ani salım engellenmiştir. HPMC katkılı tabletlerden sefazolin sodyumun salım mekanizması Peppas eşitliği dikkate alınarak incelenmiştir. Tabletlerin kinetik davranışları, şişebilme özelliğine sahip matriks yapılara benzer olarak Fick yasasına uymayan salım davranışı göstermiştir. Eşitlikten elde edilen "n" değerinin 0,46 ile 0,80 aralığında belirlenmesi, matrikslerde normal olmayan taşınımın difüzyon, erozyon ve şişme ile ilişkili olduğunu göstermiştir.
Poliolefinlerde oksijen gaz geçirgenliğine etki eden parametrelerin incelenmesi
Son yıllarda büyük miktarlarda polietilen (PE) ve polipropilen (PP) malzemelerini içeren poliolefin pazarı, otomobil, dayanıklı tüketim malları, esnek paketleme ve sağlık endüstrilerindeki gittikçe artan kullanımından dolayı çok hızlı büyümektedir. Polipropilen, polietilen ile kıyaslandığında düşük fiyatlı oluşu ve daha iyi ısısal kararlılık gösterdiğinden dolayı paketleme uygulamaları için ilgi çekici aday malzemedir. Çalışmamızda poliolefinlerin oksijen bariyer ve diğer özelliklerinin geliştirilmesi için polipropilen ve polietilenden kil ve ZnO kullanılarak nanokompozit üretilmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Nanopartiküllerin optimum miktarını belirlemek için çeşitli oranlarda PP/kil, PE/kil, PP/ZnO, PE/kil ikili nanokompozitleri ve PP/kil/ZnO, PE/kil/ZnO üçlü nanokompozitleri, hazırlanmıştır. Kompozitlerin farklı sıcaklıklardaki oksijen bariyer özellikleri belirlenmiştir. Sonuçlar dolgulu poliolefin malzemelerin dolgusuz poliolefinlere göre daha düşük oksijen geçirgenliğine sahip olduğunu göstermiştir.
Poliolefinlerde oksijen gaz geçirgenliğine etki eden parametrelerin incelenmesi
Son yıllarda büyük miktarlarda polietilen (PE) ve polipropilen (PP) malzemelerini içeren poliolefin pazarı, otomobil, dayanıklı tüketim malları, esnek paketleme ve sağlık endüstrilerindeki gittikçe artan kullanımından dolayı çok hızlı büyümektedir. Polipropilen, polietilen ile kıyaslandığında düşük fiyatlı oluşu ve daha iyi ısısal kararlılık gösterdiğinden dolayı paketleme uygulamaları için ilgi çekici aday malzemedir. Çalışmamızda poliolefinlerin oksijen bariyer ve diğer özelliklerinin geliştirilmesi için polipropilen ve polietilenden kil ve ZnO kullanılarak nanokompozit üretilmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Nanopartiküllerin optimum miktarını belirlemek için çeşitli oranlarda PP/kil, PE/kil, PP/ZnO, PE/kil ikili nanokompozitleri ve PP/kil/ZnO, PE/kil/ZnO üçlü nanokompozitleri, hazırlanmıştır. Kompozitlerin farklı sıcaklıklardaki oksijen bariyer özellikleri belirlenmiştir. Sonuçlar dolgulu poliolefin malzemelerin dolgusuz poliolefinlere göre daha düşük oksijen geçirgenliğine sahip olduğunu göstermiştir.
Poliolefinlerde oksijen gaz geçirgenliğine etki eden parametrelerin incelenmesi
Son yıllarda büyük miktarlarda polietilen (PE) ve polipropilen (PP) malzemelerini içeren poliolefin pazarı, otomobil, dayanıklı tüketim malları, esnek paketleme ve sağlık endüstrilerindeki gittikçe artan kullanımından dolayı çok hızlı büyümektedir. Polipropilen, polietilen ile kıyaslandığında düşük fiyatlı oluşu ve daha iyi ısısal kararlılık gösterdiğinden dolayı paketleme uygulamaları için ilgi çekici aday malzemedir. Çalışmamızda poliolefinlerin oksijen bariyer ve diğer özelliklerinin geliştirilmesi için polipropilen ve polietilenden kil ve ZnO kullanılarak nanokompozit üretilmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Nanopartiküllerin optimum miktarını belirlemek için çeşitli oranlarda PP/kil, PE/kil, PP/ZnO, PE/kil ikili nanokompozitleri ve PP/kil/ZnO, PE/kil/ZnO üçlü nanokompozitleri, hazırlanmıştır. Kompozitlerin farklı sıcaklıklardaki oksijen bariyer özellikleri belirlenmiştir. Sonuçlar dolgulu poliolefin malzemelerin dolgusuz poliolefinlere göre daha düşük oksijen geçirgenliğine sahip olduğunu göstermiştir.
Protein tutuklanması
Bu çalışmada, katkı maddesi ilave ederek farklı şartlarda üretilen hidroksiapatitler (HAP) üzerine bovin serum albümin (BSA) adsorpsiyonu 37°C'de pH 5,7 ve 7,0'da incelenmiştir. Polimerik katkı maddesi varlığında üretilen adsorbanların sinterleme işlemi sonrasında spesifik yüzey alanlarının azaldığı, adsorbanların üretimi esnasında katkı maddesi olarak kullanılan polimer konsantrasyonu arttırıldıkça adsorpsiyon kapasitesinin düştüğü gözlenmiştir. pH'ın 7,0'dan 5,7'ye düşürülmesi ile de adsorbanların BSA adsorpsiyon kapasiteleri artmıştır. Diğer yandan Ca/P=1,67 olacak şekilde başlangıç konsantrasyonları değiştirilerek elde edilen adsorbanlarla yapılan deneylerde reaktan konsantrasyonu arttıkça HAP kristallerinin BSA adsorpsiyon kapasitesinin arttığı görülmüştür.Deney sonuçlarına adsorpsiyon izoterm modelleri uygulanmış ve Langmuir adsorpsiyon izoterminin daha uygun olduğu gözlenmiştir. Elde edilen deney sonuçlarının adsorpsiyon kinetik modelleri ile açıklanması çalışmalarında ise BSA adsorpsiyon kinetiğinin genelde yalancı ikinci derece kinetiğine daha uygun olduğu görülmüştür.
Bariyer uygulamaları için biyopolimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
Plastik endüstrisi, son yıllarda petrol kaynaklı ürünlerin yarattığı sorunları çözmek için alternatif hammadde kaynakları aramaya başlamış, doğal, yenilenebilir çözümler bu noktada ilgi görmüştür. Bu eğilim, çevresel kirliliğin azalmasına büyük bir fayda sağladığı gibi fosil yakıtlara bağımlılığın da azalmasına katkıda bulunmaktadır. Geri dönüşümlü çevre dostu malzemelerin büyük yararlarından ve geniş uygulama yelpazesinden dolayı birçok araştırma grubu biyoplastiğin özelliklerini geliştirmeye çalışmaktadır. Biyo-polimerler yenilenebilir kaynaklardan elde edildiğinden ambalajlama, tarım, tıp uygulamalarında kullanılan petrol esaslı polimerlere kıyasla pek çok avantaja sahiplerdir. Bu polimerlerin endüstriyel kullanımını geliştirmek amacıyla biyo-polimerlerden ve nano dolgu malzemelerinden oluşan yeni bir nano-yapılandırılmış malzeme sınıfı olan biyopolimer nanokompozitleri ortaya çıkmıştır. Üretilen biyo-nanokompozitlerin birincil uygulama hedefleri, ambalaj ve kaplama uygulamaları için kullanılan petrokimyasal polimerlerin yerini almasıdır. Bu çalışmada polihidroksibutirat-ko-valerat (PHBV) bazlı nanobiyokompozitler (PHBV / BN) hekzagonal bor nitürün çeşitli yüzdeleri ile eriyik karıştırma yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. PHBV'nin gaz bariyeri özelliklerini iyileştirmek için farklı şekil, boyut ve yüzey alanlarına sahip üç farklı bor nitrür parçacığı kullanılmıştır. Bu çalışmanın amacı, eksfoliye edilmiş bor nitrür parçacıklarının PHBV/BN nanokompozitlerinin gaz bariyer özellikleri üzerindeki etkilerini tanımlamak ve karakterize etmektir. Kompozit üretiminden önce h-BN'yi eksfoliye etmek için çeşitli yöntemler uygulanmıştır ve bor nitrür parçacıkları SEM, NanoS ve partikül boyutu analizi kullanılarak ile karakterize edilmiştir. 2D bor nitrür nano plakalarının üretilmesi için izoproponal-su karışımı kullanılarak sıvı fazda eksfoliasyonun en uygun yöntem olduğu bulunmuştur. Silan bağlama ajanı PHBV'nin BN ile etkileşiminin geliştirilmesi için kullanılmıştır. Hazırlanan biyo-nanokompozit XRD, FTIR, SEM ile karakterize edilmiştir. Kompozitlerin gaz geçirgenliği ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. Sonuçlar, kompozitlerin bariyer özelliklerini arttırmada eksfoliye edilen ve silanlanan plaka yapılı BN (PHPP325B)'in, silanlı hekzagonal yapılı BN (Bortek) 'ten daha iyi olduğunu göstermiştir. En iyi bariyer özelliği, ağırlıkça % 0.5 PHPP325B içeren nanokompozit numunesi için elde edilmiş; saf PHBV 'ye kıyasla, oksijen gaz geçirgenliğinde % 28.3'lük bir azalma elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Biyo-polimer, polihidroksialkanoat(PHA), PHBV, h-BN (hekzagonal bor nitrür), gaz bariyer özellikleri.
Wet chemical synthesis of ZnO particles and incorporation into PHBV matrix
Biopolymers do not depend on petroleum sources and they are produced by eco-friendly routes. Therefore, they are important alternatives for conventional plastics. Polyhydroxyalkanoates (PHA) are naturally synthesized by many types of bacteria and are biodegradable and biocompatible thermoplastic polymers. One commonly studied type of PHA is polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV). Despite its advantages of being completely bio-based and biodegradable, it exhibits high crystallinity, narrow processing window, and brittleness. Poor thermal and mechanical properties of PHBV are a disadvantage in packaging applications. Fabrication of polymer nanocomposites by addition of various nanoparticles into polymers are a common and promising method for improvement of polymer properties. ZnO particles are commonly studied for fabrication of polymer nanocomposites due to their high volume to area ratio, highly crystalline structure, good mechanical properties, low thermal expansion coefficient, high thermal conductivity, and antimicrobial activity. In this study, various morphologies of ZnO particles were synthesized by wet chemical synthesis method. Reaction parameters such as precursors concentration, reaction temperature, and reactor volume were studied. Effects of carboxymethyl inulin on the morphological properties of ZnO particles were investigated. Sonochemical synthesis combined with wet chemical synthesis was also studied and the effects on particle dispersion were investigated. In order to achieve uniform particle dispersion, surface modification was applied to ZnO particles and untreated and surface-treated particles were compared. Effects of ultrasonic dispersion were also analyzed in terms of particle dispersion. Synthesized ZnO particles with varying conditions were characterized by measurement of surface area, X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). ZnO particles synthesized by varying conditions were incorporated into PHBV matrix by the melt-extrusion method using a twin-screw extruder. Fabricated PHBV/ZnO nanocomposites were characterized for their structural, thermal, and mechanical properties. SEM, XRD, and FTIR analyses were utilized for structural characterization of the nanocomposites. Thermal properties of the nanocomposites were characterized by thermogravimetry analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties were studied by tensile testing. Effects of different ZnO particles on the properties of PHBV were studied.
Biyonanokompozitlerde gaz geçirgenlik özelliklerinin incelenmesi
Plastikler, düşük maliyet, kolay işlem yeteneği ve üretim için bol miktarda kaynak bulunmasından dolayı ambalaj uygulamaları için en yaygın kullanılan malzemelerdir. Dünya çapında yıllık plastik üretimi, her yıl istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Plastiklerin paketleme, inşaat, otomotiv, elektrik, havacılık ve korozyon önleme ve kontrol gibi geniş bir yelpazede uygulama alanı bulunmaktadır. Plastik üretimi için yaygın olarak kullanılan hammaddeler petrol ürünleridir. Geleneksel fosil yakıt kaynaklı plastiklerin çoğu biyolojik olarak parçalanmaz ve dolayısıyla çevre kirliliğine neden olmaktadırlar. Artan çevresel kaygılar nedeniyle, son yıllarda biyolojik temelli sürdürülebilir plastik ambalaj materyalleri araştırmalarına olan ilgi belirgin bir şekilde artış göstermiştir. Biyopolimer veya biyobozunur plastikler uygun nem, sıcaklık ve oksijen mevcudiyet koşulları altında, toksikliğe veya çevreye zararlı bir tortu olmaksızın bozunurlar. Biyopolimerler çevre için büyük avantajlara sahip olmalarına rağmen bazı performans ve işleme açısından zayıf olmaları nedeniyle endüstiryel kullanım için uygun olmayabilir. Çeşitli dolgu malzemeleri eklenerek oluşturulan kompozitler ile biyopolimerlerin mekanik ve bariyer özellikleri gibi özellikler geliştirilebilir ve endüstriyel kullanım için elverişli hale getirilebilir. Bu çalışmada çevre dostu biyobozunur polimer olan polihidroksi bütirat-ko- β-hidroksi valerat (PHBV) kopolimeri kullanılmıştır. PHBV'nin sahip olduğu gaz geçirgenlik, mekanik ve termal özellikleri geliştirmek amacıyla seramik bir malzeme olan hekzagonal bor nitrür (h-BN) kullanılmıştır. Çeşitli yüzdeler de h-BN eklenerek eriyik harmanla ve çözelti döküm yöntemi ile biyonanokompozitler üretilmiştir. Hazırlanan nanokompozitler XRD, SEM, FTIR, TGA ve DSC analizleri karakterize edilmiş, gaz geçirgenliği ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. BN katkısı ile PHBV'nin bariyer özelliklerinde gelişme gözlenmiştir. PHBV'nin oksijen bariyer özelliklerinde eriyik harmanla yöntemi ile %37.09 oranında bir iyileşme gözlenirken, çözelti döküm yöntemi ile 292 kat iyileşme gözlenmiştir. Çözelti döküm yöntemi ile hazırlanan nanokompozitlerin Young modülü %17.9 oranında artırmıştır. Sonuç olarak, hem eriyik harmanlama hem de çözelti döküm yönteminin h-BN ilavesiyle PHBV özelliklerini geliştirdiği gözlenmiştir.
Biyonanokompozitlerde gaz geçirgenlik özelliklerinin incelenmesi
Plastikler, düşük maliyet, kolay işlem yeteneği ve üretim için bol miktarda kaynak bulunmasından dolayı ambalaj uygulamaları için en yaygın kullanılan malzemelerdir. Dünya çapında yıllık plastik üretimi, her yıl istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Plastiklerin paketleme, inşaat, otomotiv, elektrik, havacılık ve korozyon önleme ve kontrol gibi geniş bir yelpazede uygulama alanı bulunmaktadır. Plastik üretimi için yaygın olarak kullanılan hammaddeler petrol ürünleridir. Geleneksel fosil yakıt kaynaklı plastiklerin çoğu biyolojik olarak parçalanmaz ve dolayısıyla çevre kirliliğine neden olmaktadırlar. Artan çevresel kaygılar nedeniyle, son yıllarda biyolojik temelli sürdürülebilir plastik ambalaj materyalleri araştırmalarına olan ilgi belirgin bir şekilde artış göstermiştir. Biyopolimer veya biyobozunur plastikler uygun nem, sıcaklık ve oksijen mevcudiyet koşulları altında, toksikliğe veya çevreye zararlı bir tortu olmaksızın bozunurlar. Biyopolimerler çevre için büyük avantajlara sahip olmalarına rağmen bazı performans ve işleme açısından zayıf olmaları nedeniyle endüstiryel kullanım için uygun olmayabilir. Çeşitli dolgu malzemeleri eklenerek oluşturulan kompozitler ile biyopolimerlerin mekanik ve bariyer özellikleri gibi özellikler geliştirilebilir ve endüstriyel kullanım için elverişli hale getirilebilir. Bu çalışmada çevre dostu biyobozunur polimer olan polihidroksi bütirat-ko- β-hidroksi valerat (PHBV) kopolimeri kullanılmıştır. PHBV'nin sahip olduğu gaz geçirgenlik, mekanik ve termal özellikleri geliştirmek amacıyla seramik bir malzeme olan hekzagonal bor nitrür (h-BN) kullanılmıştır. Çeşitli yüzdeler de h-BN eklenerek eriyik harmanla ve çözelti döküm yöntemi ile biyonanokompozitler üretilmiştir. Hazırlanan nanokompozitler XRD, SEM, FTIR, TGA ve DSC analizleri karakterize edilmiş, gaz geçirgenliği ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. BN katkısı ile PHBV'nin bariyer özelliklerinde gelişme gözlenmiştir. PHBV'nin oksijen bariyer özelliklerinde eriyik harmanla yöntemi ile %37.09 oranında bir iyileşme gözlenirken, çözelti döküm yöntemi ile 292 kat iyileşme gözlenmiştir. Çözelti döküm yöntemi ile hazırlanan nanokompozitlerin Young modülü %17.9 oranında artırmıştır. Sonuç olarak, hem eriyik harmanlama hem de çözelti döküm yönteminin h-BN ilavesiyle PHBV özelliklerini geliştirdiği gözlenmiştir.