57
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Grafen ve iletken polimerler (PEDOT:PSS, PANI) ile modifiye edilmiş karbon nanolif süperkapasitör elektrotların geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Yenilenebilir enerjinin etkili kullanılabilmesi için enerji depolama teknolojileri ile birlikte kullanımı önem arz etmektedir. Süperkapasitörler, güç ve enerji yoğunluğu açısından Li-iyon pil teknolojisi ve konvansiyonel kapasitörler arasındaki boşluğu dolduran enerji depolama teknolojileridir. Bu tez kapsamında, karbon nanolif elektrot malzemesi, çeşitli malzemeler (grafen, PEDOT:PSS ve PANI) ve yöntemler (elektroüretim, elektrosprey, daldırarak kaplama ve nanolif iplik üretimi) ile modifiye edilerek elektrokimyasal performansın arttırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla öncellikle, PAN nanolif üretim prosesi optimize edilerek düzgün, homojen, sürekli, hızlı ve ince nanolif üretim için parametreler tespit edilmiş ve bu şartlar altında, ortalama 233±32 nm çapta nanolifler üretilmiştir. Stabilizasyon ve karbonizasyon işleminden sonra nanolif çapları sırasıyla 209±16 nm ve 140±17 nm olarak ölçülmüştür. Sonraki çalışmada, farklı oranlarda PAN/PVA hibrit nanolif yapıları üretilmiş ve üretim sırasında yapıdan PVA uzaklaştırılarak gözenekli karbon nanolif elektrotlar elde edilmiştir. Yüzey alanı arttırılan gözenekli karbon nanolif elektrotların kimyasal, morfolojik ve elektrokimyasal performansı incelenmiştir. %33 PVA içeren hibrit nanoliften üretilen EK5 elektrodunun 5 mV/s tarama hızındaki spesifik kapasitans değerinin ham karbon nanolife kıyasla %64 geliştirildiği tespit edilmiş ve spesifik kapasitans değeri 268 F/g olarak ölçülmüştür. Ayrıca gözenekli karbon nanolif elektrotlar, 2500 test döngüsü boyunca spesifik kapasitansın yaklaşık %100'ü korunmuş ve üstün döngüsel stabilite sergilemiştir. Bir sonraki çalışmada, suda çözünebilen bir iletken polimer olan PEDOT:PSS polimeri kolay, hızlı ve ölçeklendirilebilir bir yöntem olan daldırarak kaplama yöntemi kullanılarak farklı kalınlıklarda karbon nanolif yüzeyine kaplanmış ve PEDOT:PSS kaplama işleminin karbon nanolifin elektrokimyasal performansına etkisi incelenmiştir. 155,44 nm olan ham karbon nanolif çapı, 9 kat PEDOT:PSS kaplanması sonrasında, 194,45 nm olarak ölçülmüştür. 9 kat PEDOT:PSS kaplama sonrasında (9P-KNF) ile 10 mV/s tarama hızında, en yüksek spesifik kapasitans 175 F/g olarak elde edilmiştir. Bu değer ham karbon nanolifin spesifik kapasitans değerinden yaklaşık %75,9 fazla olmuştur. 2500 döngü sonrasında ise %80'lik bir kapasitans korunumu göstermiştir. Diğer çalışmada, elektroüretim öncesinde PAN çözeltisi içerisine %1, 2, 5, 10 ve 20 gibi farklı oranlarda grafen oksit ilave edilerek, grafen oksit katkılı PAN nanolifler üretilmiş ve elde edilen yapılar stabilize ve karbonize edilmiştir, böylece farklı xx oranlarda grafen katkılı karbon nanolif yapılar elde edilmiştir. Sonrasında en iyi elektrokimyasal performans gösteren %10 GO katkılı karbon nanolif (KPGO10 elektrodunun spesifik kapasitans değeri 5 mV/s tarama hızında 164 F/g olarak hesaplanmıştır) yüzeyine hiyerarşik yapıda sentezlenen polianilin (PANI) iletken polimeri vakum destekli süzme yöntemi ile yapıya entegre edilmiş ve PANI ile modifiye edilmiş grafen katkılı karbon nanolif elektrot performansı incelenmiş ve spesifik kapasitans değerinin yaklaşık %20 geliştirildiği görülmüştür. Sonraki çalışmada, grafen oksit dispersiyonu %4, 8, 20 gibi farklı oranlarda PAN nanolif yüzeyine elektrosprey yöntemi ile kaplanmıştır. GO kaplı PAN nanolif yüzey, stabilize ve karbonize edilerek grafen kaplı karbon nanolif yüzeyler elde edilmiştir. Elde edilen süperkapasitör elektrotların elektrokimyasal performansları incelenmiş ve en iyi sonuçların %8 GO elektrosprey edilmiş karbon nanolif elektrotlar ile elde edildiği görülmüştür. Son çalışmada ise, elektroüretim ile elde edilmiş PAN nanolif yapısından, şeritler ve sonrasında büküm işlemi uygulanarak PAN nanolif iplikler elde edilmiştir. Elde edilen PAN nanolif iplikler, stabilize ve karbonize edilerek karbon nanolif iplikler elde edilmiş sonrasında morfolojik ve elektrokimyasal performansları incelenmiştir. KNF iplik elektrodun spesifik kapasitans değeri 0,2 A/g akım yoğunluğunda 145 F/g olarak ölçülmüştür ve spesifik kapasitans değerinin 500 döngüye kadar yaklaşık %20 arttığı, sonrasında 1000 döngüye kadar yaklaşık sabit kaldığı tespit edilmiştir.
Yaşlanma geciktirici B9 vitamini içeren farklı non-woven kumaşların üretimi ve kontrollü salımının incelenmesi
Bu tez çalışmasında nem, sıcaklık ve UV altında bozunma olasılığı yüksek olan folik asit (FA)-vitamin B9 'un nanoliflerin içine enkapsüle edilmesi ve dokusuz yüzeylere spreylenmesi ile farklı bileşimlere sahip nanoliflerin üretilmesi yoluyla koruyucu bir kalkan oluşturulması ve bu şartlarda salım davranışları incelenerek kozmetik cilt maskesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Pro-1, Pro-2 ve Pro-3 olarak adlandırılan yöntemlerle üretilen folik asit içeren nanolifler için elektroçekim cihazı kullanılmıştır. Pro-4 yönteminde ise elektrosprey ile hazır dokusuz yüzeylere (melt blown ve spunbond) etken madde olarak folik asit yüklenmiştir. Üretilen her bir dokusuz yüzeylerin etken madde salım davranışları in vitro ortamında (ISO 105-E04 metoduna göre hazırlanan iki farklı pH ortamı) UV-Vis analizi ile belirlenmiştir. Folik asitin eklenmesi sonucunda SEM analizi ile nanoliflerin çaplarındaki değişiklik ve keçe yüzey morfolojisi, FTIR ve NMR analizleri ile nanolifli yapılarda folik asit yüklemesinin varlığı ve moleküler yapıdaki değişiklik, DSC analizi ile etken madde ve polimer malzemelerin ısıl davranışları ve TGA analizleri ile ısıl bozunma davranışlarında farklılık belirlenmiştir. Biyouyumluluk analizleri ile üretilen dokusuz yüzeylerin hücreye zarar verip vermediği test edilmiştir. FA katkısız PVA-PVP polimeri dışındaki tüm dokusuz yüzey kumaşların hücreye zarar vermediği görülmüştür. Üretilen tüm dokusuz yüzeylerin yapısında FA molekülünün olduğu, çekirdek/kabuk ve FA'nın polimer içine karıştırılması ile üretilen keçelerde FA'nın tespit edilemediği, bu durumun ise polimerin FA'yı gizlemesinden dolayı oluştuğu tespit edilmiştir. FA katkılı tüm dokusuz yüzeylerin ısıl bozunma davranışlarında FA'nın etkisi görülmüştür. Salım davranışları 2 farklı persfektifte değerlendirilmiş olup, bunlardan birisi ani salım diğer ise kontrollü salımdır. Ani salımda en iyi performansı Pro-1 metodu ile üretilen PVA-FA (asidik ter ortamı, %95 salım oranı) nanolif yapıları göstermiştir. Kontrollü salımda ise en yüksek salımın %95,2 salım oranı ile PVA-Kit-FA (alkali ter ortamında), en uzun süreli salımın %93,4 salım oranı ile Pro-1 metodu ile üretilen PCL-FA (alkali ter ortamı) olduğu görülmüştür. En az salımın ise Pro-2 ile üretilen PVA-Alg-Kit-sFA nanolif yüzeylerinde olduğu ve ani salım karakteri gösterdiği görülmüştür. Anahtar kelimeler: Nanolif, elektroçekim, folik asit, ilaç salımı, cilt maskesi
Fe3O4/ZnO/CNT ve Fe3O4/ZnO/grafen katkılı epoksi kompozit üretimi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışması kapsamında, nano boyutlu Fe3O4 (manyetit), nano boyutlu ZnO (çinko oksit), CNT (karbon nanotüp) ve grafen katkılı epoksi nanokompozit üretilmiştir. Kompozitlerin ilk aşamasında gerekli nanometaryallerden demir oksit birlikte çöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. Demir oksit, grafen ve CNT'nin aglomerasyonunu önleyerek epoksi reçine içerisinde homojen olarak dağılmasını sağlamak için, APTES (3-Aminopropil trietoksi silan) ile yüzey modifikasyonları gerçekleştirilmiştir. Epoksi reçine içerisine belirlenen miktarlarda tartılarak eklenen grafen, demir oksit ve çinko oksit'in reçine içerisinde iyi bir şekilde dağılması sağlandıktan sonra, sertleştirici ilave edilerek kürlenmeye bırakılmış ve kompozitler karakterizasyona hazır hale getirilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin özellikleri, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) analizi, mekanik testler ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılarak incelenmiştir. FT-IR analizi sonuçlarına göre hem grafen hem de demir oksitin yüzey modifikasyonunun uygun bir şekilde gerçekleştiği görülmüştür. Yapılan mekanik testler sonucunda, kompozitlerin kopma mukavemeti, elastisisite modülü ve kopma uzaması değerlerinde epoksi reçineye göre artış gözlemlenmiştir. Kopma mukavemeti grafen/demir oksit/çinko oksit grubunda K4, maksimum 43,41 Mpa ile katkısız epoksiye göre, %14 artış gösterirken; CNT/ demir oksit/ çinko oksit grubunda, K6 41Mpa'a ulaşarak katkısız epoksiye göre, %8,5 artış göstermiştir. Elastisisite modülü değerlerinde ise grafen/demir oksit/çinko oksit grubunda K1 1579 Mpa ile %19 ve CNT/ demir oksit/ çinko oksit grubunda, K6, 1415,5 Mpa ile %7,5'lik bir artış oluşturmuştur. Uzama değerlerine gelindiğinde ise çok iyi sonuçlar elde edilmiştir. Katkısız epoksi ile karşılaştırıldığında uzama değeri %80 (K4) ve % 87 (K3) oranlarında artış göstermiştir. UV-Visible spektrometresi analizlerine göre oluşturulan kompozitlerde nanoparçacıkların homojen bir şekilde dağılması kaynaklı absorbans değerleri yüksek çıkmıştır. Elektriksel direnç ölçüm sonuçlarına göre, katkı oranları çok düşük olduğu için, katkılardaki farklılığın direnç sonuçlarına olan etkisi kısıtlı kalmıştır. En yüksek direnç değerinin (3,2036 1012 Ω. cm) sadece CNT içeren (K1) numunesine ait olduğu görülmektedir. CNT ve ZnO içeren K5'in hacimsel direnci en düşük (2,4662 1012 Ω. cm) bulunmuştur.
Yenilenebilir kaynaklı liken esaslı dolgu malzemesinin aype ile değerlendirilmesi
Dolgular malzemenin hacmini büyütmek ve maliyetini düşürmek amacıyla kullanılırlar. Ancak bunların dışında malzemenin işlenebilirliğini, şeffaflığını, ısıl, elektriksel, mekanik, geçirgenlik ve akış (reoloji) özelliklerini etkileyebilmektedirler. İnorganik dolgulu polimerlerin geri dönüşümleri zordur ve atıklarının çevreye olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu da doğal-organik dolgulu polimerleri ilgi çekici hale getirmeye başlamıştır. Bu dolgular, inorganik dolgulara kıyasla bir takım üstünlüklere sahiptirler. Bunlar; ucuzluk, kolay yakılabilirlik, hafiflik, düşük yoğunluk, yüksek mukavemet ve modül, işleme ekipmanları için nispeten daha az aşındırıcı olma, yaygınlıkları, ucuzlukları, yenilenebilir olmaları, biyobozunur olmaları, yakılması durumunda enerji geri kazanımı sağlamaları, sağlık açısından daha az tehlikeli olmaları ve çevre dostu karaktere sahip olmalarıdır. Bunun yanında organik dolgulu plastik kompozitlerin de bir takım üstünlükleri bulunmaktadır. Bunlar; fiyatlarının düşüklüğü, çevre dostu olmaları, iyi kimyasal ve mekanik özellikleri, iyi işlenebilirlik özellikleri, sürünme ve ısıl kararlılıkları, ahşap ürünlere nazaran böcekler için daha dirençli olmaları ve güzel estetik görünümleridir. Likenler; mikobiyont olarak adlandırılan bir mantar ve fotobiyont olarak adlandırılan bir foto sentetik eş olmak üzere en az iki organizmadan meydana gelen miniekosistemlerdir. Likenler parfüm endüstrisinde, tıpta, boya endüstrisinde, biyoremediyasyon süreçlerinde ve bazı türleri de insan ve hayvanlar için yiyecek ve yem olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel açıdan büyük bir ticari değeri bulunmayan likenlerin dolgu olarak kullanılmasıyla; hem likenin yeni bir alanda değerlendirilmesi, hem de mevcut dolgulara yeni bir alternatif sunulması amaçlanmaktadır. Bu tezde; toz formunda temin edilen likeni FTIR, TGA, solvent dayanımı testleri ve yoğunluk ölçümleri ile karakterize etmek, ardından ekstrüzyon işlemiyle likeni % 5, 10, 15 oranlarında alçak yoğunluklu polietilen polimerine bir dolgu olarak dahil etmek, bu dolgulu polimeri enjeksiyon işlemine tabi tutarak kalıplamak; yoğunluk ölçümleri, çekme testi, darbe testi, abrasif aşınma testi, sertlik ölçümleri, Vicat yumuşama sıcaklığı testi, MFI, TGA ve DSC testleriyle, elde edilen dolgulu polimerin fiziksel, mekanik, ve ısıl özelliklerini belirleyerek karakterize etmek ve sonuçları değerlendirmek amaçlanmaktadır. Bu sonuçlar literatürdeki değerlerle kıyaslanacak ve bu dolgunun polimerik sistemlerde kullanma olanağı hakkında ipucu verecektir.
Bilgisayar destekli plastik mikro enjeksiyon kalıp tasarımı
Mühendisler; ürünün tasarım ve işlenebilirliğini doğrulamak amacıyla mikro ve nano boyutta kalıplanmış parçaların akış analizlerinde çoğunlukla CAE analizleri olarak adlandırılan bilgisayar destekli tasarım programlarını kullanmak zorundadırlar. Bu noktada; parçanın yapısal bütünlüğünü nominal kuvvetinin %80 i kadar düşürebilecek durumlar olan boşlukların uygun biçimde doldurulması, hava kapanlarının yerleştirilmesi ve kaynak/örgü hatlarının kritik bölgeler oluşturmasının engellenmesi için veriler elde edilir. Moldflow; ince duvarlı parçaların işlenmesinde büyük öneme sahip kayma hızı, kayma gerilimi ve atık gerilim gibi faktörlerin analizlerinin yapılmasına olanak sağlar. Mühendisler simülasyonlarında atık gerilimi en aza indirmek gibi bir dizi proses parametreleri kullanırlar. Kalıplamada eriyik haldeki malzeme hızla katılaşarak sonra bir önceki boyutlarına geri dönmeya çalıştığından atık gerilim çeşitli deformasyonlara neden olur. Bu durum genellikle, malzemenin çok hızlı biçimde enjeksiyonunu takiben hızlı bir soğutma çevrimi ile karakterize edilir.
Biyomedikal uygulamalar için grafen oksit/polimer kompozitlerinin hazırlanması
Kemik dokusu kendini onarma yeteneğine sahip olsa da yaralanma ya da hastalık sonucu ortaya çıkan büyük kemik hasarlarının tedavisi mümkün olmamaktadır. Geleneksel biyolojik greftlere alternatif bir çözüm olan kemik doku mühendisliği yaklaşımında, hasarlı dokunun yenilenmesi sürecinde görev alan hücrelerin çoğalabilmesi için gerekli mekanik ve biyolojik desteği sağlayan biyobozunur polimerlerden üretilen doku iskeleleri kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, grafen oksit ile takviye edilmiş, poli(L-laktik asit) (PLLA)/poli(ε-kaprolakton) (PCL) karışımı kullanılarak gözenekli biyobozunur kemik doku iskeleleri hazırlandı. Polimer faz içerisindeki PLLA / PCL oranı, bozunma hızları ve mekanik özellikleri göz önünde bulundurularak 50/50 (w/w) olarak seçildi. Gözenekli yapının elde edilmesi için sırasıyla partikül uzaklaştırma ve süperkritik karbondioksit yöntemleri uygulandı. Gözenek boyutunu kontrol altında tutmak için 150-250 µm çapında sodyum klorür kristalleri kullanıldı. Grafen oksitin polimer faz içerisinde homojen olarak dağıtılmını sağlamak amacıyla iki farklı yöntem ve çözücüden yararlanıldı. İlk yöntemde grafen oksit, plakalarının açılması için liyofilizasyon işlemine tabi tutuldu ve doku iskelelerinin üretimi için çözücü olarak kloroform kullanıldı. İkinci yöntemde ise grafen oksit 1,1,1,3,3,3-hekzafloro-2-propanol (HFIP) çözücüsü içerisinde dağıtıldıktan sonra doku iskeleleri üretildi. Her iki yöntemle %2-5-7 (w/w) oranında grafen oksit içeren doku iskeleleri hazırlandı ve bu doku iskelelerinin özellikleri grafen oksit içermeyen doku iskeleleri ile karşılaştırıldı. Doku iskelelerinin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve mikro bilgisayarlı tomografi (micro-CT) ile incelendi. Elde edilen sonuçlar doku iskelelerinin yüksek porozite ve gözenekler arası bağlantılara sahip olduğunu gösterdi. Grafen oksitin polimer faza ait kristallik özelliklerine etkisi X-ışını difraksiyonu (XRD) yöntemi ile incelendi ve grafen oksit miktarındaki artış ile polimer faza ait kristallik piklerinin şiddetinin arttığı gözlendi. Doku iskelelerinin termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre ile incelendi ve polimer fazın termal özelliklerinin grafen oksit miktarından bağımsız olduğu görüldü. Son olarak doku iskelelerine ait mekanik özellikler basma testi ile tayin edildi. Liyofilize grafen oksit ile hazırlanan doku iskelelerinde mekanik mukavemet grafen oksit miktarı ile ters orantılı değişirken, HFIP kullanılarak hazırlanan doku iskelelerinin mekanik dayanımının grafen oksit miktarı ile arttığı gözlendi.
Poliakrilamit-tabakasal silikat nanokompozit hidrojellerinin sentezi ve ağır metal gideriminde kullanımı
Hidrojeller hidrofilik polimerlerin çapraz bağlanması sonucunda suda çözünmeyen ancak su içinde şişme gösteren yapılardır. Birçok adsorpsiyon uygulamalarında kullanılabilmelerinden dolayı bu malzemeler büyük öneme sahiptir. Bu adsorpsiyon uygulamalarından biri de suyun saflaştırılması (ağır metal ve organotoksik maddelerin tutulması) işlemidir. Bu projede, polisakkarit ve protein yapısı içeren Spirulina mikroyosunun montmorillonit (MMT) kiline immobilizasyonu ile organofilik MMT (Sp-MMT) eldesi ve hazırlanan poli(akrilamit) (PAAm) nanokompozit hidrojellerinin metal adsorpsiyonu ile şişme özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Farklı dolgulama derecelerinde NaMMT ve Sp-MMT killerini içeren PAAm nanokompozit hidrojelleri, akrilamit (AAm) monomerinin in-situ serbest radikal polimerizasyon reaksiyonu ile N,N-metilen bis-akrilamit (BAAm) çapraz bağlayıcısı varlığında sentezlenmiştir. Sonuç nanokompozit hidrojellerin yapısal karakterizasyonu, X-Işını difraksiyonu (XRD) ve geçirimli elektron mikroskop (TEM) teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Polimer nanokompozit hidrojellerin ısıl ve morfolojik özelliklerine nanodolgunun yükleme derecesinin etkisi, ısıl gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemleri ile araştırılmıştır. Hidrojellerin krom metal iyonunu adsorplama kapasitesi, UV-VIS spektrofotometresi ile saptanmıştır. Saf PAAm hidrojeline göre, Sp-MMT dolgulu ve NaMMT dolgulu nanokompozit hidrojellerin daha yüksek şişme ve metal adsorplama kapasitesine sahip oldukları bulunmuştur. Ağırlıkça % 1 oranında Sp-MMT dolgusu içeren PAAm nanokompozit hidrojeli için eksfoliye nanokompozit yapısı, suda maksimum şişme ve gelişmiş ısıl özellikler elde edilmiştir. Bu nanokompozit hidrojelin aynı zamanda maksimum metal adsorplama kapasitesine sahip olduğu ve saf PAAm hidrojeline göre, yaklaşık % 312 daha fazla Cr6+ iyonunu adsorpladığı bulunmuştur. Metal adsorpsiyonundaki ve su absorpsiyonundaki bu önemli iyileşmenin nedeni, Spirulina'nın polimer matrise bağlı bir şekilde ve "açık formda" ağımsı bir yapı oluşturması ve böylece fonksiyonel gruplarının metal iyonu veya su ile etkileşme olasılığının yüksek olması ile ilişkilendirilmiştir. Diğer yandan, literatürde Spirulina ve MMT dolgusunun tek başlarına kullanıldıklarında sırasıyla ağırlıklarının sadece % 4.8 ve % 0.36'sı kadar Cr6+ iyonu adsorpladıkları rapor edilmiş olup, bu çalışmada hazırlanan ve % 1 Sp-MMT içeren PAAm nanokompozit hidrojelinin ise içerdiği Spirulina ağırlığının yaklaşık % 10000'i kadar Cr6+ iyonunu adsorpladığı bulunmuştur.
Yapay tendon olarak kullanılmak üzere elektro eğirme yöntemi ile doğal/sentetik polimerik membranların hazırlanması
Tendon hasarları bir sportif aktivite veya kaza sonrası sıklıkla karşılaşılan kas-iskelet sistemi problemlerinden biridir. Hafif yaralanmalarda sadece dinlenme ile tedavi edilebilmesi mümkünken kopma, yırtılma gibi daha ciddi durumlarda ileri tedavi yöntemlerine ihtiyaç vardır. Bu tedaviler otogreft, allogreft ya da zenogreft gibi biyolojik greftler ile yapılabilirken, biyobozunur olmayan polimerik sentetik greftlerin kullanılması da diğer bir seçenektir. Ancak hem biyolojik hem de sentetik greftler birçok problemi de beraberinde getirmektedir. Otogreft kullanımında verici bölgenin sınırlı olması ve hasar görebilmesi söz konusuyken, allogreftlerde immün cevap ve hastalık bulaştırma riski en önemli problemdir. Sentetik greftler ise biyobozunur olmadıklarından yeni tendon dokusunun oluşumuna izin vermezler ve bir süre sonra immün cevap artar. Son yıllarda bu tedavi yöntemlerine alternatif olarak doku mühendisliği yaklaşımı geliştirilmiştir. İlgili doku hücresinin biyobozunur 3 boyutlu bir destek yapıda büyütülmesi ve hastaya implantına dayanan bu yöntemde, kullanılacak destek yapı yani doku iskelesinin 3 boyutlu yapısı, biyouyumluluğu, biyobozunurluğu ve mekanik uygunluğu istenilen en önemli özelliklerdir. Tendon doku mühendisliğinde de doku iskelesi materyali olarak polilaktat, poliglikolat, polilaktat-glikolat kopolimeri gibi sentetik biyobozunur polimerler ve kolajen, kitosan, aljinat, ipek fibroin gibi doğal polimerler önerilmiştir. Bunlar arasında ipek fibroin biyouyumluluğu, birçok hücre tipinin büyümesini destekleyici özellikleri, yüksek mekanik dayanımı ile öne çıkar. Tendon için 3 boyutlu yapıların hazıırlanmasında en uygun yöntemler dokunun yapısı gereği fiber temelli yöntemlerdir. Elektroeğirme de bu konuda kullanılan son yılların en ilgi çekici metodlarından biridir. Bu yöntemle nanofiber yapısında membran üretimi mümkündür. Bu tez kapsamında, sentetik polikaprolakton ve doğal ipek fibroin polimerlerinden hazırlanan yönlendirilmiş fiberlere sahip nanofibröz membranlardan oluşan bir doku iskelesi üretilmesi amaçlanmıştır. Polimerlerden yönlendirilmiş fibröz membran üretimi için elektroeğirme yöntemi kullanılmıştır. Elektroeğirme proses şartlarının değiştirilmesi ile istenilen yönlenmede nanofiberlere sahip membranlar başarı ile üretilmiştir. Tasarlanan yapıların tendon dokusuna en yakın mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla membranlar, nanofiberlerin aynı yönde ve birbirine dik açı yapacak şekilde iki faklı biçimde birleştirilerek spiral hale getirilmiştir. Membranlardaki fiber yönlenmesini ve spiral formda hazırlanan doku iskelelerinin morfolojisini incelemek amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu'ndan faydalanılmıştır. Mekanik olarak en iyi kombinasyonun belirlenmesi amacıyla çift katmanlı membranlara çekme uzama testi uygulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Tendon, doku mühendisliği, doku iskelesi, biyobozunur polimer, ipek fibroin, polikaprolakton
Bilgisayar destekli plastik enjeksiyon kalıbı tasarımı ve tasarım esaslarına göre imalatı
Plastik bir ürünün tasarımında bilgisayar teknolojisinin kullanılması giderek gelişen plastik endüstrisi için önemli hale gelmiştir. Bir çizim masasında tasarlanmaya çalışılan ürün büyük bir zaman kaybına neden olacaktır. Bilgisayar teknolojisi mühendislik tasarımının farklı uygulamalarının bütününe ihtiyaç duyar. İmalat sürecindeki plastik parça ve analizlerin bilgisayar ortamında kolayca tasarlanabilir olması gerekmektedir. Ürün tasarımı için operasyon ihtiyaçlarının daha iyi belirlenmesini sağlar ve bunun sonucunda üretim ihtiyaçlarının karar verilmesinde tasarım verimliliğini maksimuma çıkarır. Plastik enjeksiyon süreci plastik parça üretiminde en popüler üretim yöntemidir. Bu sürecin bilgisayar ortamında CAE (Bilgisayar Destekli Mühendislik) analiz programları tarafından similasyonu yapılabilir. Süreç ihtiyaçları ve parametreler analiz edilebilir. Hesaplanan parametreler soğuma zamanı, süreç zamanı, dolum zamanı, kapama kuvveti gibi değerler elde edilebildikten sonra uygun ürün dizaynı ve kalıp dizaynı için kullanılır.
Yanma geciktirici özelliği arttırılmış polimer–kil nanokompozitlerin hazırlanması
Nanoteknoloji ve nanobilim kimya ile fizik bilimlerini bir araya getiren multidisipliner bir bilim alanıdır. Günümüzde bu alanda gerçekleştirilen çalışmalardan çoğu nano boyutta tanecikler içeren malzemeler hakkındadır. En yaygın çalışma alanı bulan nanokompozitler, en az bir bileşenini nano boyutta olduğu çok fazlı malzemeler olarak tanımlanırlar. Başta tıp, elektronik, tekstil, kataliz, bilişim ve uzay sektörleri olmak üzere oldukça yaygın ticari kullanım alanlarına sahiptirler. Bu uygulama alanları nano boyuttaki malzemelerin makro boyuttaki hallerine göre farklı özellikler göstermesine bağlı olarak artmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı yanma geciktici özelliği arttırılmış polimer-kil nanokompozitlerinin hazırlanmasıdır. Öncelikle montmorillonit kil (MMT) kuaternize Bis (3-aminofenil)-fenil fosfin oksit (BAPPO) kullanılarak sulu bir ortam içinde BAPPO katyonları ile kildeki Na+ iyonları arasındaki iyon değişimi reaksiyonu sonucunda modifiye edilmiştir. Polistiren-kil nanokompozitler, dağılmış kil ihtiva eden stirenin serbest radikal polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Elde edilen nanokompozitler, X-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Kompozit içerisindeki nano-dolgu miktarının artışına bağlı olarak termal özelliklerdeki değişim termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile incelenmiştir. Nanokompozitlerin alev geciktirici özellikleri ise kısıtlayıcı oksijen indeksi (LOI) ve UL 94 testleri kullanılarak belirlenmiştir.
Gluten esaslı biyobozunur blendlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Sentetik ve petrol esaslı malzemeler yerine yenilenebilir ve doğal kaynaklardan elde edilen, çevre dostu ürünlerin kullanımına yönelik çalışmalar son yılların en önemli araştırma konuları arasında yer almakta. Ülkemizde yüksek miktarlarda üretilen tarım ürünlerinin meydana getirdiği tarımsal atıklar, yüksek katma değerli, çeşitli ürünlerin üretilmesi için yenilenebilir ham madde olarak kullanılabilir. Bu şekilde, hem ekonomik değeri olmayan bu atıklardan biyobozunur ürünler elde edilmesi, hem de bu atıkların yok edilmesinin yarattığı sıkıntının giderilmesi mümkün olacaktır. Gluten, buğday nişastası üretiminde ortaya çıkan protein esaslı bir yan üründür. Yüksek molekül ağırlığı, yaygın apolar karakteri ve fraksiyonlarının çeşitliliği en önemli özellikleri arasındadır. Gluten esaslı filmler homojenlikleri, saydamlıkları, mekanik ve yüksek su dayanımları nedeniyle birçok uygulamada kullanılabilirler. Bu tez çalışmasında, petrol esaslı bir polimer olan alçak yoğunluklu polietilenin doğal bir polimer olan glutenle, l/d oranı 24 olan, aynı yöne dönen vidaya sahip, çift vidalı ekstrüderde hazırlanan blendlerinden filmler elde edildi. AYPE/Gluten filmlerinin mekanik özellikleri gerilme-gevşeme testleriyle, termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetreyle ve termal gravimetrik analizleriyle belirlendi. Morfolojik özellikleri ise taramalı elektron mikroskobu ile incelendi. Doğal bir polimer olan glutenin AYPE matrise kattığı biyobozunma davranışı, su absorbsiyon ve mikroorganizma dayanım testleri ile belirlendi. AYPE/Gluten filmlerinin mikroorganizma dayanımları ekmek küfü olan Aspergillus Niger varlığında tespit edildi.
Periodontal doku yenilenmesinde kullanılmak üzere antibakteriyel biyobozunur polimerik filmlerin hazırlanması
Çeşitli sebepler sonucunda ortaya çıkan periodontal hastalıklar, insan hayatını olumsuz önde etkileyen ve sadece diş ile kalmayıp vücudun farklı sistemlerinide etkileyen bir durumdur. Bu hastalıkların boyut ve çeşidine bağlı olarak estetiği düzeltmek, diş eti iltihabı sonucu ortaya çıkan enfeksiyonu durdurmak, patolojik cebi ortadan kaldırmak, yıkıma uğrayan dokuları restore etmek, yumuşak doku ve kemik kaybını önlemek ve mobiliteyi azaltmak periodontal tedavinin temel amacıdır. Bu amaç için geliştirilmiş Yönlendirilmiş Doku Rejenerasyonuda hastalıklar sonucu hasara uğramış dişeti, periodontal ligament, sement ve alveol kemik gibi dokuların onarımında kullanılmaktadır. Biyobozunur ve biyobozunur olmayan membranlar sayesinde gerçekleştirilen bu tedavi yöntemi günümüzde etkin olarak uygulanmaktadır. İkincil bir cerrahi işlem gerektiren ve iyileşme sürecini olumsuz etkileyen biyobozunur olmayan membranlar yerine aynı veya daha üstün özelliklere sahip ve aynı zamanda da vücut içerisinde belli bir süre sonra yıkıma uğrayarak kaybolacak biyobozunur membranların kullanımı hem hasta sağlığı açısından hemde maddi yönden daha avantajlı bir konumdadır. Gelişen teknoloji ve ilerleyen bilim sayesinde vücut için en uygun, tedaviye en olumlu cevabı verecek membranların geliştirilmesi ise hala devam etmektedir. Bu tez çalışmasında da yönlendirilmiş doku rejenerasyonunda kullanılmak üzere antibakteriyel özelliğe sahip biyobozunur filmler ucuz ve kolay bir yöntem olan çözücü döküm yöntemi kullanılarak hazırlandı. Çeşitli yüzdelerde polilaktik asit (PLLA) ve polikaprolakton (PCL) kullanılarak kontrol gurubu filmler ve aynı yüzdelere sahip polimer karışımlarına propolis ilave edilerek antibakteriyel grubu filmler hazırlandı. Daha sonra bu iki film grubuna çeşitli testler ve analizler uygulanarak mekanik, ısıl, yapısal, antibakteriyel ve bozunma özellikleri teker teker incelendi. Farklı polimer yüzdelerine sahip filmlerin mekanik özelliklerini öğrenmek amacıyla çekme testine yapıldı ve ağız içinde ısırma ve çiğneme sebebiyle doğabilecek kuvvetlere karşı ne kadar dayanıklı olduğu incelendi. Yapay bir in-vitro ortam hazırlanarak vücut içinde olabilecek yaklaşık bozunma süreleri belirlendi. Antibakteriyel test sonucunda antibakteriyel özellik kanıtlandı. Yüzey morfolosinin nasıl olduğunu belirlemek amacıyla elektron taramalı mikroskop (SEM) yardımıyla yüzey görüntüleri incelendi. Polimerik filmlerin tüm bu testler sonucunda belirlenen özelliklerine propolisin katkısı gözlemlendi. Test ve analizler sonucu iki grup arasındaki olumlu olumsuz değişimler yorumlandı.
Plastik katkı maddelerinin, izotaktik polipropilen ahşap kompozitlerin yapı ve özelliklerine etkisi
Son yıllarda ahşap plastik kompozitlerin kullanımında önemli artışlar görülmektedir.Farklı ahşap malzemelerden elde edilen toz formundaki atıklar çeşitli termoplastiklere katılarak yeni kullanım alanları ortaya çıkmasına neden olmuştur. Özellikle ekstrüzyon uygulamasıyla elde edilen levha ve profil kompozitler, dış cephe kaplamalarında, sandalye, bank, masa, havuz kenarları, bahçe mobilyaları ve yürüyüş yolu uygulamaları, merdiven basamakları, resim çerçeveleri gibi bir çok alanda kullanımı yaygınlaşmıştır. Ahşap plastik kompozitlerin bu denli sık kullanıldığı uygulamalarda daha çok dayanıklı olması, aşınmaması, hızlı ve kolay üretim imkanına sahip olması gerekmektedir. Ancak ahşap ile plastik gibi iki farklı malzemenin birleştirilerek yeni bir kompozit üretiminde bazı sorunlar ortaya çıkmıştır ve bunlar için değişik çözüm yolları aranmaktadır. Özellikle polipropilen (PP) esaslı ahşap kompozitlerde en büyük problem polimerin şekillendirirken ahşap malzemenin yanması ve buna bağlı olarak oluşan ciddi gaz çıkışları ve son üründeki düşük fiziksel özelliklerdir. Her ne kadar kurutulmuş olsa da ahşap malzemedeki nem miktarı ve çekme özelliği ekstruzyon aşamasında yüksek sıcaklık ve basıncın etkisiyle kompozit yapısının bozunmasına ve ortam hava kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır. Bu duruma bağlı olarak aynı zamanda üründe renk kararması ve iç yapısında gözeneklilik (gazlı ürün) oluşmaktadır. Bu çalışmada; kuru odun talaşı ile takviyelendirilen PP kompozitlere çeşitli katkı maddeleri katılarak uygulamada karşılaşılan sorunların üstesinden gelme ve bu katkıların kompozitlerin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkisini görmek amaçlandı. Odun talaşı/PP kompozitlerinin hazırlanmasında katkı maddesi olarak anti-oksidant, ısı stabilizatörü, iç ve dış kaydırıcılar ile uyumlaştırıcı kullanıldı. Odun talaşı/PP kompozitleri mikserde karıştırılıp ekstruderde granül şeklinde hazırlandıktan sonra, enjeksiyonda test numuneleri basılarak fiziksel ve mekanik özellikleri değerlendirildi. Hazırlanan test numunelerinin mekanik özellikleri kopmauzama, yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu ve faz uyumluluğu ve termal geçişleri ise diferansiyel taramalı kalorimetre ile belirlendi.
Biyolojik uygulamalar için çapraz bağlı, yüksek gözenekli poliHIPE kompozitlerinin hazırlanması
Emülsiyon kalıplama yöntemi yüksek iç fazlı emülsiyonlar (High Internal Phase Emulsion, HIPE) kullanılarak yüksek gözenekli ve açık hücresel yapılı polimerlerin hazırlanmasında kullanılan basit ve etkili bir yöntemdir. HIPE'ler büyük hacimlerde iç faz veya dispers faz içeren konsantre sistemler olarak tanımlanır. Bir HIPE'de iç faz hacmi (Ø), genellikle toplam emülsiyon hacminin 0.74'ünden daha fazladır ve bu değer 0.99'a kadar çıkarılabilir. HIPE'lerin sürekli fazının veya her iki fazın birden polimerizasyonu ise "poliHIPE" olarak adlandırılan polimerlerin oluşmasını sağlar. PoliHIPE'ler eşsiz özellikleri nedeniyle membran filtrasyonunda, iyon değişimi reçinelerinde, organik sentezler için ultra gözenekli destek malzemelerinin sentezinde, kromatografik destek malzemelerinde ve doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere geliştirilmiştir. Ancak gözenekli yapının bir sonucu olarak ortaya çıkan yetersiz mekanik dayanımları gerçek endüstriyel uygulamalarını kısıtlamaktadır. Bu tez çalışması ile emülsiyon kalıplama yöntemi kullanılarak mekanik dayanımı geliştirilmiş, gözenekli ve fonksiyonlu polimer kompozitleri hazırlanmıştır. Bu amaçla, mekanik özelliklerin geliştirilmesi için klasik takviyelendirici katkı maddelerinin yerine suda çözünebilen, biyouyumlu bir polisakkarit (pullulan) kullanılmıştır. Araştırmalar monolit ve mikroküre formunda poliHIPE'lerin hazırlanmasını kapsayan iki farklı aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada glisidil metakrilat/1,3-bütandiol dimetakrilat (GMA/BDDMA) ve GMA/BDDMA/pullulan HIPE'lerinin sürekli fazının çapraz bağlanması ile poliHIPE monolitleri elde edilmiştir. İkinci aşamada GMA/BDDMA ve GMA/BDDMA/pullulan HIPE damlalarının ikincil bir süspansiyon ortamında dağıtılarak polimerleştirilmesi ile poliHIPE mikroküreleri elde edilmiştir. Elde edilen poliHIPE'lerin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri hazırlama koşullarına bağlı olarak karakterize edilmiştir. Ardından enzim immobilizasyonu ve protein saflaştırılması gibi biyolojik uygulamalardaki kullanılabiliriliklerinin belirlenmesi amacıyla reaktif amin bileşikleri kullanılarak post-fonksiyonlandırma reaksiyonları gerçekleştirilmiştir.
Foto-"click" tepkimesiyle hazırlanan gümüş nanopartikül içeren termoset polimerlerin endüstriyel uygulamaları
Termoset polimerler üç ya da daha çok fonskiyonel gruplara sahip monomerlerin polimerizasyonu sonucu elde edilen yüksek miktarda kovalent çapraz bağ içeren polimerlerdir. Bu çapraz bağların yarattığı molekül ağı erimez ve çözünmez özelliklere sahiptir. Bu malzemeler boyutsal bir kararlılığa sahiptir ve darbe dirençleri yüksektir. Termoset polimerleri oluşturmak için ısı ve/ve ya basınca ihtiyaç duyulabildiği gibi tamamen ısıl ya da basınç işlemleri gerektirmeyen yöntemler de mevcuttur. Fotopolimerizasyon, fotoaktif moleküllerin aydınlatılmasıyla oluşan reaktif türlerin vasıtasıyla gerçekleşen çevreye duyarlı bir polimerizasyon tekniğidir. Termal polimerizasyona göre fotopolimerizasyon tekniğinin, oda sıcaklığında yüksek hızda tepkime gerçekleştirilebilme, daha az enerji tüketilmesi ve çözücüsüz formülasyonların hazırlanabilmesi gibi birçok üstün özellikleri vardır. Tepkimeye girecek formülasyondaki monomer ve diğer kimyasalları düzenleyerek tepkime sonrasındaki sertlik, renk, çözünürlük, geçirgenlik, yapışkanlık, elektriksel iletkenlik gibi malzemenin performansına etki eden özellikler kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Gümüş antibakteriyal özelliği sayesinde bakteri ve mantar oluşumunu önleyen ve varsa öldüren bir metaldir. Hijyen gerektiren uygulama alanlarında antibakteriyel özellik sağlamasından dolayı nano-seviyede gümüş veya gümüş tuzu içeren nanokompozit malzemelerin kullanımı son yıllarda gittikçe artmaktadır. Bu noktadan hareketle, fotokimyasal yöntemlerle başlatılmış "Click" tepkimesi kullanımıyla gümüş nanopartikülleri içeren termoset malzemeler hazırlanmıştır.Bu yöntemde birbirleriyle yarışan iki farklı fotokimyasal indirgenme tepkimesi rol oynamaktadır. UV ışığıyla uyarılan fotobaşlatıcının parçalanmasıyla oluşan radikaller bakır(II)'yi bakır(I)'e indirgerken hem de Ag(I)NO3'ı metalik gümüşe (Ag(0)) indirgemektedir. Üç ya da dört fonksiyonlu azit-alkin molekülleri üretilen bakır(I) iyonlarıyla katalizlenerek başarılı bir şekilde çapraz-bağlı yapılara dönüştürülmüştür. Diğer taraftan indirgenme tepkimeleri moleküler boyutta gerçekleştiği için elde edilen gümüş partikülleri de nanometre boyutundadır. Bu tepkimeler sonucunda gümüş nanopartiküller içeren çapraz-bağ oranı oldukça yüksek termoset polimerler başarılı bir şekilde elde edilmiştir. Elde edilen malzemelerin yapıları FT-IR spektroskopiyle aydınlatılmıştır. Termal özellikleri incelendiğinde gümüş nanopartikülleri içeren polimerlerin içermeyen polimerlere göre daha kararlı oldukları gözlemlenmiştir. Antibakteriyel aktiviteleri incelendiğinde gümüş nanopartiküller içeren malzemeler gram-pozitif (Staphylococcus Aureus) ve gram-negatif (Escherichia Coli) bakterilerine karşı yüksek etkinlik göstermişlerdir.
Çeşitli fosfor bileşiklerinin farklı polimer matrislerinde antioksidant performanslarinin incelenmesi
Polimerlerde oksidasyon ısı, ışık, oksijen, basınç gibi birden çok etkenin varlığında kolaylıkla başlayabilen ve müdahale edilmediği sürece devam ederek polimerlerin kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerinin bozulmasına yol açan, kullanım ömrünü kısaltan ve okside olmuş polimer ile temas eden canlı hücrelere zarar veren reaksiyonlardır. Bu nedenle polimer endüstrisinde oksidasyon problemleriyle çok sık karşılaşılmaktadır. Günümüz teknolojisinde geliştirilen katkı maddeleri ile oksidasyon kaynaklı problemler en aza indirilmiş olsa da, alternatif kaynaklara yönelim ile birlikte ve doğal kaynaklı antioksidan bileşiklerine olan ilgi de giderek artmaktadır. Düşük Yoğunluklu Polietilen (AYPE) ve Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) terpolimeri, plastik endüstrisinde oldukça yüksek miktarlarda kullanılan hammaddelerdir. Bununla birlikte doğal kaynaklara olan eğilimin artışıyla doğal kaynaklı bir polimer olan Poli(laktik asit)'in (PLA) kullanımı da giderek artmıştır. Poli(laktik asit) son yıllardaki teknolojik gelişmeler ile birlikte sıklıkla kullanılan ve biyomedikal uygulamalarda biyouyumluluk nedeniyle tercih edilen bir polimerdir. AYPE, ABS ve PLA, diğer polimerler gibi oksidasyon etkisi altında kullanım ömürleri azalan malzemelerdir. Antioksidan özellik içeren kimyasallar, serbest radikallerin zararlı etkilerini, yapılarındaki fazla elektronları vererek sönümleyebilen bileşiklerdir. Bu nedenle antioksidanlar hem insanlar için sağlıklı bir besin kaynağı, hem de polimerler için bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bilimsel çalışmalarda alternatif antioksidanlara ve genel eğilime bağlı olarak da biyolojik esaslı antioksidanlara, düşük maliyet ve biyo-uyumluluk özellikleri nedeniyle ilgi artmaktadır. Bu çalışmada laboratuvarda sentezlenen fosfor bileşikleri ile biyo-kaynaklı bileşikler antioksidan katkısı olarak seçildi ve ticari antioksidan bileşikleriyle karşılaştırmalı performans değerlendirmeleri yapıldı. Örneklerin hazırlanması için 16 mm vida çapı ve L/D oranı 35 olan eş yönlü çift vidalı ekstruder, uygun vida hızı ile uygun kovan ve kalıp sıcaklığı ile kullanılmıştır. Hazırlanan örneklerin antioksidan performansları, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak Oksijen Indükleme Süresi (OIT) analizi ile belirlendi. Ayrıca bileşiklerin mekanik özellikler üzerindeki etkilerini incelemek için uzama ve çekme dayanım testleri de örnekler üzerine uygulandı.
Sülfonlanmış polisülfon ve poli(laktik asit)/polisülfon karışımlarının membran özelliklerinin karşılaştırılması
Nüfusun artması ve çevrenin kirlenmesi ile birlikte sanayileşme ve bilinçsiz tüketim su kaynaklarının kirlenmesine sebep olmuştur. Son zamanlarda, kaynakların sınırlı oluşu ile birlikte endüstriyel atık suların arıtımı ve tekrar kullanımı gündeme gelmiştir. Kimya, petrokimya, çevre, eczacılık, ilaç, gıda, günlük gıdalar, meyve konsantresi, kağıt, tekstil, elektronik endüstrisi ve benzeri endüstriler membranlar ile arıtımın kullanıldığı başlıca alanlar içerisinde yer almaktadır. Polisülfon(PSf), özellikle membran üretiminde kullanılan ve yeniden üretilebilirlik, membranlarda gözenek büyüklüğünün kontrol edilebilirliği, yüksek termal kararlılık, kimyasal kararlılık ve mükemmel mekanik performans gibi özelliklere sahip bir polimerik malzemedir. PSf esaslı membranlar, hemodiyaliz, atık su arıtımı ve geridönüşümü, yiyecek ve içecek işlemlerinde, gaz ayırmada kullanılanılmaktadır. Bunun yanında polisülfonun yüksek hammadde fiyatı, yüksek işleme sıcaklıkları gibi sebeplerinden dolayı maliyetli üretim dezavantajı vardır. PSf'nin bu dezavantajlarını azaltabilmek için biyopolimerlerle blendleri geliştirilmektedir. Poli(laktik asit)'in (PLA) maliyetinin düşük olması, hidrofobik özelliğinin PSf'ye nazaran düşük, film oluşturabilme özelliklerinin iyi olması ve biyobozunurluğu sebebiyle tercih edilen bir polimerdir. Bu çalışmada üretilecek membran malzemesinin hidrofilitesini artırmak için iki farklı yol denemiştir. İlkinde, PSf'nun poli(laktik asit) ile farklı oranlarda blendleri yapılarak daha ucuz ve daha hidrofilik membran malzemesi elde etmek amaçlanmaktadır. Blend filmleri çözeltiden dökme yöntemiyle çekilmiştir. Ters faz dönüşüm metoduyla ise membranları elde edilmiştir. Bu membran filmlerin mekanik özellikleri ve membran özellikleri incelenmiştir. İkinci yol olarak da polisülfonun hidrofilikliğini geliştirmek amacıyla H2SO4, ClSO3H ve trimetilsililklorosülfonat (TMSCS) reaktifleriyle sülfonasyon modifikasyonunun yapılmasıdır. Sülfonlanmış polisülfonların (SPSf) termal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. İncelemeler sonucu ideal reaktifin TMSCS olduğu sonucuna varılmıştır. PSf'nin TMSCS ile sülfonasyon reaksiyonunda sülfonasyon yüzdeleri artırılarak hidrofilikliği geliştirilmeye çalışılmıştır. Farklı oranlarda sülfonasyon yüzdesine sahip SPSf'lerin termal ve mekanik özellikleri incelendikten sonra en ideal sülfonasyon oranına sahip SPSf ile çözeltiden dökme yöntemi aracılığıyla filmler çekilip ters faz dönüşüm yöntemiyle membranları elde edilmiştir. Sülfonlanmış polisülfondan elde edilen membranların membran ve mekanik özellikleri incelenmiştir.
Karbon nanotüplerin iyonik karakterli yüksek dallanmış kopolimerlerle su içerisinde disperse edilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Son yıllarda yüksek dallanmış polimerler farklı fiziksel ve kimyasal özellikleri sebebiyle ilgi çekmeye başlamıştır. Yüksek dallanmış polimerler, çok farklı fonksiyonel gruplar içerebilen mimarileri nedeniyle pek çok üstün özelliklere sahip yapılardır. Yüksek çözünürlük ve düşük viskozite gibi özellikleri sebebiyle hem akademik çalışmalarda hem de endüstriyel alanlarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada sentezlenen tersiyer amin fonksiyonuna sahip yüksek dallanmış kopolimerlere bağlanan piren fonksiyonalitesi sayesinde kopolimerlerin karbon nanotüplere tutunması sağlanmıştır. Daha sonra iyonik karakter kazandırılmış yüksek dallanmış kopolimerler ile karbon nanotüplerin su içerisinde disperse edilmesi ve karakterizasyonu sağlanmıştır. Bu amaçla ilk adım olarak metil metakrilat monomeri (MMA) ile amin bazlı bir monomer olan 2- (Dietilamino) etil metakrilat (DEAEMA) monomerinin, II. Tip bir fotobaşlatıcı olan benzofenon (BP) varlığında UV ile polimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve yüksek dallanmış polimerler elde edilmiştir. Burada kullanılan 2-(Dietilamino) etil metakrilat monomerlerinin yan zincirlerinde bulunan tersiyer amin gruplarının kuvvetli birer hidrojen verici olmaları nedeniyle polimerizasyon esnasında polimer omurgası üzerinde dallanma noktaları oluşturulabilmekte ve bu sayede yüksek dallanmış polimerik yapılar elde edilebilmektedir. İkinci adım olarak fotopolimerizasyon yöntemiyle sentezlenen yüksek dallanmış kopolimerler 1-(Bromoasetil) piren molekülleriyle modifiye edilerek kopolimerlere piren fonksiyonelitesi kazandırılmıştır. Son olarak ise fonksiyonel yüksek dallanmış polimerlerin karbon nanotüp partiküllerine fiziksel etkileşimler sonucu tutunmaları sağlanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucu elde edilen polimer modifiye karbon nanotüplerin organik çözücüler içerisinde çok daha iyi dağılabildiği gözlenmiştir. Hidrofobik karaktere sahip kopolimerler ve karbon nanotüpler, yapıya HCl eklenmesi sonucu asit ile amin fonksiyonaliteleri kuaternize edilerek kopolimerlere bağlı karbon nanotüplerin hidrofilik karakter kazanmaları sağlanmıştır. Böylece su içerisinde disperse olabilen karbon nanotüpler elde edilmiştir. Yapılan çalışmalarda, çeşitli konsantransyonlarda hazırlanan çözeltiler kullanılarak yüksek dallanmış polimerler sentezlenmiştir. DEAEMA monomeri molce % 5, %20, %50 ve %100' lük oranlarda dört faklı çözelti şeklinde hazırlanmıştır. Bu çözeltilerin polimerizasyonu gerçekleştirilerek % dönüşümleri hesaplanmıştır. Elde edilen yüksek dallanmış polimerler ve bunların modifiye hallerinin jel geçirgenlik kromatografisi (GPC), nükleer manyetik rezonans (1H NMR), UV-Visible spektrofotometre, termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleri ile karakterizasyonları yapılıp sonuçları incelenmiştir.
Kitosan–organofilik tabakasal silikat nanokompozit hidrojellerinin sentezi ve ağır metal gideriminde kullanımı
Bu projede, spirulina yosunu, NaMMT nanodolgusu yüzeyinde hareketsiz kılınarak hem organofilik bir nanokil yapısı elde edilmiştir, hem de Spirulina yosununun yüzey alanı arttırılmıştır. Elde edilen Spirulina-MMT nanodolgusu, kitosan biyopolimeri ile etkileştirilerek, kitosan nanokompozit hidrojelleri hazırlanmıştır. Herhangi bir organik çapraz bağlayıcı kullanılmadan, kitosan polimeri fiziksel çapraz bağlanma ile hidrojel forma dönüştürülmüştür. Kitosan polimerinin kendi içindeki yoğun fiziksel çapraz bağlanmasına, Spirulina yosunu fonksiyonlu grupları ile katkıda bulunmuştur. Projede polisakkarit ve protein yapısı içeren Spirulina mikroyosunun montmorillonit (MMT) kiline immobilizasyonu ile organofilik MMT (Sp-MMT) eldesi ve hazırlanan kitosan (CH) nanokompozit hidrojellerinin metal adsorpsiyonu ile şişme özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Polimer nanokompozit hidrojellerin ısıl ve morfolojik özelliklerine nanodolgunun yükleme derecesinin etkisi, ısıl gravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemleri ile araştırılmıştır. Hidrojellerin krom metal iyonunu adsorplama kapasitesi, UV-VIS spektrofotometresi ile saptanmıştır. Saf kitosan hidrojeli ve NaMMT dolgulu nanokompozit hidrojellere göre, Sp-MMT dolgulu hidrojellerin daha yüksek şişme ve metal adsorplama kapasitesine sahip oldukları bulunmuştur. Ağırlıkça % 1 oranında Sp-MMT dolgusu içeren CH nanokompozit hidrojeli (CH- 1SpM) ile suda maksimum şişme, gelişmiş ısıl özellikler ve maksimum adsorpsiyon kapasitesi elde edilmiştir. Literatür verilerinde, Spirulina ve MMT dolgusunun tek başlarına adsorban olarak kullanıldıklarında sırasıyla ağırlıklarının sadece % 4.8 ve % 0.36‟sı kadar Cr(VI) iyonu adsorpladıkları rapor edilmiştir. Bu çalışmada ise üretilen maksimum adsorpsiyon kapasitesine sahip CH-1SpM nanokompozit hidrojelinin, içerdiği Spirulina ağırlığının yaklaşık % 3800‟ü kadar Cr(VI) iyonunu adsorpladığı bulunmuştur. Ayrıca, CH-1SpM hidrojelinin, saf hidrojele göre, yaklaşık % 175 daha fazla kromat anyonunu uzaklaştırdığı bulunmuştur. Su absorpsiyonu ve metal adsorpsiyonu özelliklerinin iyileştirlmesi, chitosan matrisle etkileşen Spirulinan‟nın açık bir ağımsı formda olması ve su ve kromat anyonları ile olan maksimum etkileşimine dayandırılmıştır.
Fotokimyasal reaksiyonlarla lineer kopolimerlere dönüştürülebilen yüksek dallanmalı kopolimerlerin tek kademede sentezi ve karakterizasyonu
Antrasen bileşiği UV görünür bölge ışığı (>350 nm) altında fotokimyasal bir değişime uğrayarak kenetlenme reaksiyonu verir ve kendisi gibi bir antrasen molekülüyle dimerleşir. Elde edilen bu dimer molekül, UVC ışık altında (<254 nm) tekrar antrasen oluşturmak üzere birbirlerinden kolaylıkla ayrılır. Bu projede sentezlenen monomerik yapıdaki antrasen bileşiği ile metil metakrilat monomeri ve Irgacure 184 fotobaşlatıcısı varlığında UV görünür bölge ışığı varlığında antrasen molekülünün dimerleşmesinden faydalanarak tek kademede yüksek dallanmalara sahip kopolimerler sentezlenmiştir. Çeşitli kopolimer oranlarında elde edilen yüksek dallanmış kopolimerler, UV ışık altında (<254 nm) lineer kopolimerlere dönüştürülmüştür. Yüksek dallanmış kopolimerlerin ve lineer kopolimerlere dönüştürülmüş makromoleküllerin, molekül ağırlığı, ısıl ve fotofiziksel özellikleri incelenerek karakterize edilmiştir.
Molekül ağırlığı kontrol edilebilir poliester poliol üretimi
Poliüretan sektöründe rijit, esnek ve diğer sistemler için tüm formülasyonlarda baz poliol dediğimiz komponentler mutlaka yer almaktadır. Bu baz polioller ikiye ayrılmaktadır. Bunlar polieter polioller ve poliester poliollerdir. Başlangıçta poliester polioller polieter poliollere alternatif olarak geliştirilmiştir. Ancak polieter polioller başlangıçta hem dünyada daha erken keşfedilmesi, hem daha kolay prosesleri olması ve geçmişte fiyat avantajları olması dolayısıyla çoğunlukla formülasyonlarda tercih sebebi olmuştur. Fakat poliester polioller de polieter poliollere karşılık daha farklı avantajlara sahiptir. Bu çalışmanın amacı, dikarboksilik asit ve farklı glikollerin poliesterifikasyonu ile farklı yapı ve molekül ağırlığında poliester poliol sentezlemektir. Proses şartları, uygun sıcaklık profili ve vakum destilasyonu ile optimizasyonu sağlamaktır. Bu tez çalışmasında kullanılan farklı çeşitteki glikoller şunlardır; etilen glikol, di-etilen glikol , gliserin, trimetil propan, sorbitol. Kullanılan diasitler ise; adipik asit, ftalik anhidrit, teraftalik asit. Farklı dikarboksilik asit ve çeşitli glikoller ile farklı yapı ve molekül ağırlığında poliester poliol sentezlenmiştir. Molekül ağırlığı kontrol edilebilir poliester poliesterifikasyonu , reaksiyon sırasındaki bazı kritik faktörlere bağlıdır. Bunlar, reaksiyon sıcaklığı , reaksiyon süresi, karıştırma hızı, hammaddeler , inert gazın kalite ve akış hızı ve oluşan su miktarının en verimli şekilde reaksiyondan uzaklaştırılması. Poliesterifikasyon prosesinin doğrulanması, FTIR-ATR (Infrared Fourier Transform-Attenuated Total Reflectance) analizi, asit sayısı ve hidroksil sayısı tayinleri ile yapılmıştır. Poliester poliol sentezinde molekül ağırlığının kontrol edilmesi ve istenilen değere ulaşılması poliüretan sektöründe önem teşkil etmektedir. Son ürün olan poliüretanın spesifik özelliklerini hammadde olarak kullanılan polioller belirlemektedir.
Pickering emülsiyonlar ile hiyerarşik makrogözenekli polimer kompozitlerinin hazırlanması ve fotokatalitik uygulamaları
Son yıllarda gözenekli polimer kompozitleri geniş yüzey alanları, yüksek kimyasal dayanımları, geçirgenlik özellikleri ve düşük yoğunlukları sebebiyle oldukça büyük ilgi çekmektedir. Bu malzemelerin pek çok alanda kataliz, filtrasyon, adsorpsiyon, ve sensörler, v.b. gibi sayısız uygulamaları mevcuttur. Bu nedenle de farklı proseslerle bu malzemelerin hazırlanması sıklıkla araştırmaların odağında yer almaktadır. Bu kapsamda, bu tez çalışmasının konusu heterojen fotokataliz uygulamaları için yeni türde makrogözenekli polimer kompozitlerinin hazırlanmasına yoğunlaşmıştır. Bu amaçla, Pickering yüksek iç fazlı emülsiyonlar (Pickering High Internal Phase Emulsion, Pickering-HIPE) hiyerarşik gözenekli polimer ağları oluşturmak üzere kalıp olarak kullanılmıştır. HIPE'ler yüksek oranda iç faz (veya dispers faz) içeren konsantre emülsiyonlardır. HIPE'lerin sürekli fazının veya her iki fazının birden monomer(ler) içermesi durumunda poliHIPE olarak adlandırılan hiyerarşik makrogözenekli polimerler elde edilebilir. HIPE'ler genellikle koalesansa karşı yüksek oranlarda emülgatörler kullanılarak kararlı hale getirilir. Ancak nanopartiküller kullanılarak da HIPE'lerin kararlılığının sağlanması mümkündür. Bu durumda oluşan emülsiyon ve polimer sırasıyla Pickering-HIPE ve poli-Pickering-HIPE olarak adlandırılır. Bu tez çalışmasında yüzey modifiye TiO2 nanotanecikleri kullanılarak makrogözenekli polimer kompozitleri geliştirilmiştir. Bu amaçla, halka açılması metatez polimerizasyonu (Ring Opening Metathesis Polymerisation, ROMP) ile disiklopentadien (DCPD) esaslı Pickering-HIPE'lerden poli-Pickering-HIPE kompozitleri hazırlanmıştır. Ardından elde edilen polimer kompozitlerinin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri nanopartikül miktarı değiştirilerek araştırılmıştır. Buna ek olarak, polimer zincirlerinin oksidatif bozunmasını önlemek amacıyla HIPE formülasyonlarına geleneksel bir antioksidant katılmış ve elde edilen poli-Pickering-HIPE'lerin oksidatif kararlılığı mekanik özelliklerinin değişimi gözlemlenerek araştırılmıştır. Elde edilen poli-Pickering-HIPE kompozitlerinin fotokatalitik aktivitesi 4-nitrofenolün (4-NP'nin) heterojen fotokatalitik bozunma reaksiyonunun incelenmesi ile belirlenmiş ve büyük-ölçekli fotoreaktörlerde kullanılabilecek kinetik bir ifade türetilmiştir. Anahtar Kelimeler: emülsiyon kalıplama, yüksek iç fazlı emülsiyon (HIPE), Pickering-emülsiyon, poli-Pickering-HIPE, heterojen fotokatalitik bozunma
Bazalt ve cam elyaf takviyeli biyo-bazlı poliamid kompozit malzemelerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, farklı oranlarda kırpılmış bazalt ve cam elyaf takviyeli bio-içerikli poliamid malzemeler eriyik harmanlama yöntemi ile karıştırılmış, arayüzey özellikleri gözlemlenmiş ve bu malzemelerin mekanik ve termal özellikleri incelenmiştir. Çalışma da farklı oranlarda bio-içeriğe sahip poliamid 6.10, 10.10 ve 10T malzemeleri polimerik matris olarak, kırpılmış bazalt elyaf ve cam elyaf ise takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. Farklı oranlarda takvive malzemeleri içeren kompozit numuneler çift vidalı ekstruder yardımıyla hazırlanmış ve bu malzemelerin mekanik, termal özellikleri çekme, çentikli izod darbe dayanım, eğilme, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), yük altında eğilme (HDT) testleri ile incelenmiştir.
Abdominal fıtık tedavisi için çift fonksiyonlu polimerik yama üretimi ve karakterizasyonu
Karın duvarı hasarının çok büyük olduğu göbek ve kesi yeri fıtıklarının tedavisinde sıklıkla "fıtık yaması" tercih edilmektedir. Farklı özellikler göstermeleri nedeniyle kompozit yamaların kullanımı giderek artmaktadır. Bu tür çift katmanlı yamaların iki katmanı da degrede olmayan malzemeden olabileceği gibi; bir katmanı vücut tarafından emilebilen, diğer katmanı ise emilemeyen malzemeden yapılabilmektedir. Degrede olabilen kısmın karın duvarının iyileşmesine yardımcı olması, çift katmanlı yamalarda vücut tarafından emilebilen polimerik malzemelerin tercihinde en önemli faktördür. Yamanın karın duvarını desteklemesi için oluşturulan katmanının ise iç organlara yapışmaması gerekmektedir. Tez çalışmasının amacı, karın fıtığı tedavisi için yeni bir çift taraflı kompozit yama tasarlamaktır. Bu kapsamda geliştirilen yama iki katmandan oluşmaktadır; birincisi karın ön duvarının iyileşmesine yardımcı olacak nanofibröz yapıdaki poli(gliserol sebakat)/poli(kaprolakton) katman, ikincisi ise iç organlara yapışmayan ve karın duvarının mekanik özelliklerini arttıracak olan katmandır. Pürüzsüz olması tercih edilen bu katman medikal saflıkta termoplastik poli(karbonat-üretan) polimerinden çözücü dökme yöntemi ile film formunda şekillendirildi. Degrede olabilen katman için PGS ön-polimeri kondenizasyon polimerizasyonu ile sentezlendi ve NMR, FTIR, DSC ve GPC gibi farklı test metotları ile karakterize edildi. Daha sonra PGS/PCL karışımı, PU membran üzerinde nanofibröz katmanı oluşturması için elektro-eğirme prosesi ile şekillendirildi. Bu iki katman arasındaki yapışmayı arttırmak için özel bir çözelti hazırlandı ve elektro-eğirme prosesi öncesi PU membran üzerine uygulandı. Böylelikle ilk oluşan PGS/PCL nano fiberlerinin PU membran yüzeyinde daha güçlü tutunması sağlandı. Elde edilen nihai ürünün mekanik test sonuçları, var olan ticari ürünler ile rekabet edebilir nitelikte olduğunu gösterdi. Yapılan in vitro test sonuçlarına göre, PBS içerisindeki nanofibröz katmanın 60 gün sonunda ağırlığının % 28'ini kaybettiği görüldü. Elde edilen SEM görüntüleri, nanofibröz katmandaki özellikle PGS polimerinin bozunmasını doğrulamaktadır. Geliştirilen bu çift katmanlı kompozit yamanın in vitro hücre kültürü ve in vivo hayvan çalışmaları sonrasında, klinik uygulamalarda kullanılması hedeflenmektedir. Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu tarafından, 214M134 proje numarası ile desteklenmiştir.
Fonksiyonlanmış ve silanlanmış karbon elyaf takviyeli poliamid kompozitlerin ısıl ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Kompozitler, farklı maddelerin istenilen özelliklere yönelik, belli bir düzende bir araya getirilmesi ile hazırlanan malzemelerdir. Kompozit malzemelerin hazırlanmasındaki temel amaç, değişik maddelerin iyi özelliklerini bir malzemede toplamaktır. Polimer kompozitlerde, polimerin organik, takviyenin ise inorganik olmasından dolayı çıkan uyum problemi, takviyenin çeşitli işlemlerden geçirilmesi ile aşılabilmektedir. Poliamit 6 (PA 6) - karbon elyaf kompozitlerinde, yüksek mekanik dayanıma sahip karbon elyafın bu özelliğinin hazırlanan kompozite aktarılması için karbon elyaf (KE) yüzeyinin PA 6 ile uyum sağlaması gerekmektedir. Bu nedenle KE yüzeyine fonksiyonlama ve silanlama işlemleri uygulanarak PA 6 ile KE yüzeyinde oluşan fonksiyonların kimyasal bağ yapması sağlanır. Böylelikle PA 6 ile KE arasında güçlü bir uyum sağlanarak KE özelliklerinin kompozite geçmesi sağlanabilir. Yüzeyi silanlanmış ve PA uyumlu fonksiyonlanmış KE ile farklı oranlarda hazırlanan kompozitlerin ısıl ve mekanik özellikleri incelenmiş elde edilen sonuçlar cam elyaf (CE) ile hazırlanan kompozit ile karşılaştırılmıştır.
Kitosan esaslı yeni doğal hidrojellerin sentezi ve ilaç salınım sistemi uygulamalarında kullanımı
Hidrojeller yüksek miktarlarda su veya biyolojik sıvıları absorplayabilen, fiziksel veya kimyasal bağlarla çapraz bağlanmış yapılardır. Hidrofilik polimer zincirlerinden oluşan üç boyutlu ağ yapısına sahiptirler. Ağ yapısı, homopolimer ya da kopolimerlerden oluşabilmektedir. Hidrojeller yapılarında bulunan çapraz bağlar sebebiyle suda çözünmez, ancak hidrofilik polimerlerin etkisiyle şişme eğilimi gösterirler. Hidrojellerin önemli bir kullanım alanı olan etken madde salınımı genel olarak hidrojellerin şişme prosesi ile ilgili olup, şişme oranına ve çapraz bağ yoğunluğuna bağlıdır. Şişme oranının yüksek olduğu hidrojel taşıyıcı sistemlerinden fizyolojik ortamlarda ilaç etken madde salınımı daha çok ve daha hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir. Hidrojellerin ilaç salınım materyali olarak kullanımıyla ilgili yapılan çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Ancak bu çalışmalardaki sonuçları iyileştirmek ve mevcut yan etkileri ortadan kaldırmak adına her gün bu çalışmalara yenileri eklenmektedir. Hidrojellerin ilaç salınım materyali olarak kullanımı ile ilgili en çok çalışılan hidrojellerin başında hiç kuşkusuz doğal bir polimer olan kitosan hidrojelleri gelmektedir. Ancak mevcut çalışmalar incelendiğinde bunların pek çoğunun fiziksel çapraz bağlı-ki hidrojelin mukavemetini olumsuz yönde etkiler, dayanıklılığı azaltır- ya da toksik etkiye sahip gluteraldehit ile kovalent bağlı kitosan hidrojellerinin kullanıldığı göze çarpmaktadır. Sunulan bu çalışmada son yıllarda özellikle biyolojik amaçlı kullanıma uygun, kitosan zincirlerinin kovalent çapraz bağlanmasını sağlayan "genipin" çapraz bağlayıcısı kullanılarak hem kovalent bağlı hidrojeller hazırlanmış, hem de gluteraldehitin toksik etkisi bertaraf edilmiştir. Diğer taraftan hidrojel yapısı içine bir mikroalg türü olan "spirulina" immobilize edilerek hidrojellerin şişme oranları dolayısıyla ilaç salınım hızlarının değiştirilmesi amaçlanmıştır. Bu tez kapsamında ilk kez bir seri değişen spirulina oranlarına sahip genipin çapraz bağlı tamamen doğal kitosan hidrojelleri sentezlenmiştir. Hidrojellerin morfolojik yapısı ve mekanik özellikleri sırasıyla SEM analizleri ve sıkıştırma testleri ile karakterize edilmiş olup, distile su ve pH:2 ve7,4'teki gerek şişme gerekse kanser ilaçlarının bileşiminde bulunan 5-fluorourasil (5-FU) ilaç etken maddesinin salınım özellikleri araştırılmıştır.
Bitkisel yağların modifiye edilmesi ve foto-"clıck" kimyasında kullanımı
Polimer biliminin başlangıcından günümüze kadar geçen sürede yenilenebilir kaynaklardan plastik malzemelerin sentezi birçok bilim adamı tarafından araştırılmaktadır. Bitkisel yağlar gerek kolay temin edilmeleri gerekse biyobozunur özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılan yenilenebilir kaynaklardır. 2000'li yılların başında Sharpless ve Meldal tarafından bulunan bakır katalizörlüğünde gerçekleşen azit ve alkin gruplarının Huisgen 1,3-dipolar siklokatılma reaksiyonu (CuAAC) "Click" kimyası reaksiyonları arasında en çok tercih edilendir. Bu reaksiyon sayesinde supromoleküler kimya, ilaç kimyası, biyokonjugasyon ve malzeme bilimi gibi birçok uygulama alanında bir araya gelmesi çok zor gözüken gruplar kolaylıkla birleştirilmektedir. Buna rağmen CuAAC "Click" tepkimesi ağır metal katalizör ihtiyacı, çözücüsüz ortamlarda çalışamaması ve dış bir etkiyle kontrol edilememesi gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Bu olumsuzlukları ortadan kaldırmak için "Click" kimyasında önemli rol oynayan bakır (I) katalizörü tepkime ortamında eş zamanlı olarak elektrik, ışık, kimyasal indirgenme gibi farklı etkiler kullanılarak bakır(II) tuzundan üretilmesi önerilmiştir. 2010 yılının sonunda, Yağcı ve arkadaşları UV ışığıyla üretilmiş bakır (I) katalizörlüğünde gerçekleşen azit-alkin foto-"Click" (CuAAC) tepkimesini geliştirmiştir. Daha sonra Bowman ve arkadaşları bu konsepti standart fotolitografik uygulamalarda kullanarak istenilen fonksiyonel grupları kontrollü bir şekilde istenilen konum ve zamana göre monte etmenin mümkün olacağını ispatlamışlardır. Bu çalışmada, bitkisel yağların doymamış yağ asitlerindeki çifte bağlar farklı kimyasal tepkimelerle azit ve alkin gruplarına dönüştürülmüştür. Azit fonksiyonlu yağlar, epoksidize olmuş yağların sodyum azitle halka açılması tepkimesiyle elde edilmiştir. Alkin fonksiyonlu yağlar ise; epoksidize olmuş yağların propargil alkol ve montmorillonit ile halka açılması tepkimesi sonucu sentezlenmiştir. Son olarak elde edilen azit ve alkin fonksiyonlu yağlar UV ya da görünür bölge ışığı altında üretilen bakır(I) katalizörlüğünde halka katılma tepkimesine sokularak polimerik filmler elde edilmiştir. Çalışma süresince elde edilen malzemelerin yapıları spektroskopik (FT-IR ve NMR), mekanik (DMA) ve termal (TGA) özellikleri değişik analiz yöntemleri kullanılarak aydınlatılmıştır. Anahtar kelimeler: Bakır(I) katalizörlü azit-alkin siklokatılma, bitkisel yağlar, click kimyası, fotokimyasal tepkimeler, yenilenebilir kaynaklar
Tiyol-epoksi kimyasıyla poss içerikli hibrit termoset polimerlerin hazırlanması
Hibrit malzemeler iki veya daha fazla malzemenin iyi özelliklerini bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak için, mikro veya makro seviyede heterojen karışımıyla oluşan malzemeye denir. Üstün optik, termal, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanik niteliklerinden dolayı bu malzemelerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Plastik sektöründe büyük paya sahip olan otomotiv, kaplama, biyomedikal ve paketleme sanayileri en önemli kullanım alanlarıdır. Tiyol ile epoksitler arasında gerçekleşen tepkime, özellikle hızlı olması ve yüksek verimle gerçekleşmesinden dolayı termoset polimerlerin eldesinde son zamanlarda birçok çalışmaya konu olmuştur. Polihedral oligomerik silseskuoksan (POSS) molekülleri hibrit (organik-inorganik) mimariye, silikon ve oksijenden (SiO1.5)x oluşan ağ yapı ile diger organik gruplardan oluşan bir yapıya sahiptirler. POSS molekülünün polimer ile karıştırılmasıyla, polimerin yüksek sıcaklıkta kullanılabilirlik, oksidasyon direnci, mekanik özellikler, yanmazlık, ısı açığa çıkışı ve viskozite gibi birçok özelliğinde istenilen doğrultuda artışlar gözlemlenmektedir. Bu çalışmada, tiyol-epoksi tepkimesi ile oktakis-glisidil-POSS (G-POSS) molekülleri içeren hibrit termoset malzemeler hazırlandı ve elde edilen malzemelerin termal ve mekanik özellikleri incelendi. Ağırlıkça %2, 5,10 ve 15 G-POSS içeren hibrit termoset polimerlerin sentezi oda sıcaklığında havaya açık bir ortamda lityum hidroksit katalizörlüğünde, su ve tetrahidrofuran çözücü karışımında gerçekleştirildi. Elde edilen hibrit polimerlerin yapıları FT-IR ve 1H-NMR spektroskopileriyle aydınlatıldı. Termal özelliklerin termogravimetrik analiz yöntemiyle incelendiğinde G-POSS içermeyen saf polimerlere göre daha üstün özellikler sergilemiştir. G-POSS moleküllerinin polimer içinde varlığı ve homojen olarak dağıldığı enerji dağılımı X-ışını (EDS) detektöre sahip geçirimli elektron mikroskobu ile doğrulandı. Ayrıca hibrit termoset polimerlerin yapılarını C, O, S ve Si elementleri oluşturduğu kanıtlandı. Son olarak, hibrit polimerlerin mekanik özellikleri çekme kuvveti testi ile incelendi. Çekme kuvveti polimer matrisine G-POSS girmesiyle artmış, % 5 POSS varlığında maksimum değere ulaşmış ve G-POSS yüzdesinin daha fazla artmasıyla azalmıştır. % 5 POSS kullanıldığında çekme kuvveti ~ % 6, elastik modülü ise ~ % 30 oranında artmaktadır. Nanopartikül miktarının daha fazla artışıyla mekanik özellikler kötüleşmiş ve % 10 G-POSS varlığında çekme kuvveti ~ % 1.18 oranında azalmıştır. Yüksek miktarda G-POSS yüklemesinde G-POSS molekülleri topaklanarak heterojen bir dağılama sebeb olmaktadır.
Diş dolgusu için polihedral oligomerik silseskuokzan (POSS) esaslı nanokompozitlerin geliştirilmesi
Fotopolimerizasyon, fotoaktif moleküllerin aydınlatılmasıyla oluşan reaktif türlerin vasıtasıyla gerçekleşen çevreye duyarlı bir polimerizasyon tekniğidir. Termal polimerizasyona göre fotopolimerizasyon tekniğinin, oda sıcaklığında yüksek hızda tepkime gerçekleştirilebilme, daha az enerji tüketilmesi ve çözücüsüz formülasyonların hazırlanabilmesi gibi bir çok üstün özellikleri vardır. Tepkimeye girecek formülasyondaki monomer ve diğer kimyasalları düzenleyerek tepkime sonrasındaki sertlik, renk, çözünürlük, geçirgenlik, yapışkanlık, elektriksel iletkenlik gibi malzemenin performansına etki eden özellikler kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Bu noktadan hareketle, fotopolimerizasyon tekniğinin kullanımı, istenilen özelliklere sahip malzemelerin hazırlanmasında son derece etkin bir yöntem olacağından tercih edilmiştir. Nanokompozitler, sürekli bir polimer matris içerisine dağılmış en az bir boyutu 100 nanometreden küçük olan parçacıkları içeren heterofazlı kompozit yapılardır. Nanokompozit üretiminde kullanılan katkı maddeleri nanoyapılarına göre üç ana kategoriye ayrılmaktadır. Bunlar tek nanoboyutlu killer, iki nanoboyutlu karbon nanotüpler ve nanoteller, ve son olarak da üç nanoboyutlu silika, metal partiküller ve kuantum taneciklerdir. Özellikle 1.5 nm boyuta sahip küp şeklindeki polihedral oligomerik silseskuokzan (POSS) molekülleri çoğunlukla yüksek performanslı malzeme üretiminde tercih edilmektedir. Bu çalışmada dietanolamino fonksiyonlu POSS/kamforkinon fotobaşlatıcı sisteminin diş dolgusunda kullanımı irdelenmiştir. Görünür bölge ışığıyla uyarılmış kamforkinon molekülü POSS molekülü üzerindeki sekiz adet dimetilamino grubundan hidrojen kopartarak aktif radikaller üretilmesi sonucu radikal polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Böylelikle POSS molekülleri hem başlatıcı hem de çapraz bağlayıcı rolü oynamıştır. Sonuç olarak dietilamino fonksiyonlu POSS molekülü, hem II.tip fotopolimerizasyonda başlatıcı, hem çapraz bağlayıcı hem de takviye edici olmasıyla nanokompozit diş dolgusu başarıyla hazırlanmıştır. Elde edilen malzemlerin yapıları FT-IR spektroskopi, termogravimetrik ve geçirimli elektron mikroskobu gibi değişik analiz yöntemleriyle aydınlatılmıştır.
Termoplastik elastomer esaslı kompozitlerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Son zamanlarda esnek polimerik malzemelerin elektriksel iletkenlikleri ile ilgili birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalardan en önemlilerinden birisi de yalıtkan karakterdeki polimerlere iletken katkı maddelerinin eklenmesiyle elektriksel olarak iletken esneme yeteneğine sahip kompozitlerin elde edilmesidir. Bu çalışmada kompozit matrisi olarak termoplastik ve kauçuğa ait özellikleri birarada taşıyan termoplastik elastomer (TPE) sınıfından olan SEBS (stiren-etilen-bütilen-stiren) kopolimeri kullanılmıştır. SEBS polimerinde etilen-bütilen blokları esneklik sağlarken; stiren blokları ikincil etkileşimler ile fiziksel çapraz bağlar oluşturmakta ve bunun sonucunda sert kısımlar olarak adlandırılan bölgeleri oluşturmaktadır. Elektriksel olarak iletken kompozit yapılar elde etmek için SEBS polimerine grafit ve indirgenmiş grafen oksit gibi karbon esaslı dolgu maddeleri ilave edilmiştir. Çalışmada kullanılan grafit satın alınmış, indirgenmiş grafen oksit ise grafitten bir takım reaksiyonlar sonunda laboratuvarda elde edilmiştir. Bu amaçla proje kapsamında literatürde yaygın olarak kullanılan "Modifiye Hummers Metodu" kullanılmıştır. Bu yöntemde büyük grafit partikülleri sırasıyla güçlü asit, yükseltgen madde, indirgen kimyasallar ile muamele edilerek süzülmüş ve ardından vakum etüvde kurutulmuştur. Elde edilen indirgenmiş grafen oksitin yapısı taramalı elektron mikroskobu ve geçirmeli elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Kompozitler üç adımda üretilmiştir. İlk adımda polimer çözgende çözülmüştür. İkinci adımda dolgu maddeleri önce çözgen ile sonra da polimer çözeltisi ile yüksek kayma hızına sahip karıştırıcı ile karıştırılmıştır. Elde edilen karışımdan çözeltiden dökme yöntemine göre filmler elde edilmiştir. Çözgenin uzaklaştırılması sonunda elde edilen kompozit malzeme sıcak pres ile ısı ve basınçla kalıplama yöntemi göre homojen film formuna sokulmuştur. Üretilen kompozit filmlerin elektriksel ve morfolojik özellikleri incelenmiş ve birbirleriyle kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, bir kompozitin elektriksel iletkenliği polimer ve dolgu maddesinin türünden etkilenmektedir.
Cam elyaf katkılı poliamid 66/poliftalamid karışımlarının hazırlanması ve otomotiv sektöründe kullanımı
Poliamidler yüksek dayanım, iyi elektriksel ve kimyasal özelliklere sahip, hafif ve birçok türleri olan termoplastik sınıfında polimerlerdir. Sentezi bir diasit ve bir diaminin polimerleştirilmesine dayanan poliamidler, çeşitli kimyasallar sayesinde birçok farklı özelliklere sahip polimerlerin eldesine izin vermektedir. Poliamid 66 termoplastik olup yarı kristal yapıya sahiptir. Poliamidler yüksek erime sıcaklığına ve sıcaklık artışıyla sertliğini koruma özelliğine sahip olabilmektedir. Birçok üstün özellikleri arasında yüksek sertlik, tokluk, yorgunluğa karşı mukavemet, sünme mukavemeti, alev geciktiricilik, elektriksel yalıtım, kimyasal mukavemet, aşınma mukavemeti, düşük sürtünme katsayısı, dış koşullara dayanıklılık, geniş renk yelpazesi ve işleme kolaylığı bulunmaktadır. Otomotiv sektöründe kumanda paneli butonları, cam kulpu, jant kapakları, dış aynalar, kapı kulpu, manifolt, konektörler, fanlar, fan kapakları, radyatörler, depolar ve kablo bağlayıcı parçalarında kullanılmaktadır. Son yıllarda, mekanik özelliklerini iyileştirmek için farklı boy ve besleme oranlarında cam elyaf takviyesi ile kompozitleri hazırlanmıştır. Poliftalamidler, yüksek ısıl dirence sahip yarı aromatik ve yarı kristalin bir malzemedir. Bu polimerler, sahip olduğu ısıl direnç ve düşük nem çekme özellikleriyle kimyasal bir çevrede veya yüksek sıcaklık koşullarında kullanıma uygundur. Yaygın kullanım alanları arasında otomobil motorlarındaki bobin parçaları, yakıt hattı bağlantıları ve soğutma pompaları, hava taşıtlarının motorlarındaki rakorlar ve kızaklar bulunur. Poliftalamidler petrol, gaz ve enerji sektörlerinde rastlanan pompa aşınma halkalarında da kullanılır. Polimer karışımları, yüksek dayanımları ve düşük yoğunlukları nedeniyle plastik endüstrisinde yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Aromatik poliamidler ile alifatik poliamidler karıştırıldığında işlenebilirlik artmaktadır. Poliamidler akrilonitril-butadiyen-stiren kopolimer ile karıştırıldıklarında darbeye dayanıklı, kimyasal ve sürtünme dirençleri yüksek ürünler elde edilir. Bu tez çalışmasında %50 cam elyaf takviyeli katkılı poliftalamid malzemesinin poliamid 66 malzemesi ile blend edilerek, uyumlaştırılması incelenecektir. Poliftalamidler ile farklı oralarda poliamid 66 karışımları ekstruzyonla harmanlanacaktır. Test örnekleri enjeksiyonla kalıplama yöntemleriyle hazırlanacak, polimerlerin besleme oranlarının, kompozitlerin mekanik, ısıl ve morfolojik özellikleri üzerine etkisi DSC ve mekanik test yöntemleriyle incelenecektir.
Termoplastik elastomer esaslı kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Gelişen teknoloji ile birlikte polimer teknolojisinde de her geçen gün önemli yenilikler ortaya çıkmaktadır. Bu yeniliklerle birlikte polimerlerin çeşitliliği artmış ve özellikleri geliştirilmiştir. Gelişen özellikler polimerlerin kullanım alanlarını yaygınlaştırmıştır. Son yıllarda geri dönüştürülebilirliği, işleme kolaylığı, mekanik özellikleri ve esnek yapısıyla termoplastik elastomerler (TPE) birçok çalışma için en uygun polimerlerden biri haline gelmiştir. Termoplastik elastomerlerden olan olan poli(strien-etilen-bütilen-stiren) (SEBS) blok kopolimeri rijit stiren gruplarıyla elastik etilen-bütilen gruplarından oluşmaktadır. Elastik ve sert grupları içinde barındıran SEBS polimeri mekanik özellikler açısından birçok avantaja sahiptir. Bunların yanında yeniden ve kolay işlenme gibi özellikleri de birçok avantaj sağlamaktadır. SEBS polimerinin mekanik özelliklerini daha üst seviyeye taşıyabilmek amacıyla son zamanlarda karbon esaslı dolgu maddeleri ve SEBS ile kompozitler üretilmektedir. Bu dolgu maddelerinden grafit, indirgenmiş grafen oksit ve karbon nanolifleri mekanik özellikleri açısından dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, grafit, indirgenmiş grafen oksit, karbon nanolif kullanılarak SEBS kompozitler üretilmiştir. Grafit ve karbon nanolif satın alınmış fakat indirgenmiş grafen oksit laboratuvarda üretilmiştir. Grafitten modifiye Hummers methodu kullanarak indirgenmiş grafen oksit elde edilmiştir. Polimer matris olarak iki farklı SEBS polimeri kullanılmıştır. Kütlece farklı oranlarda dolgu maddesi kullanılarak kompozitler hazırlanmıştır. Üretilen filmlerin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile, mekanik özellikleri ise çekme cihazında karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonunda elde edilen verilere göre, polimer esaslı kompozitlerin mekanik özellikleri hem polimer matris hem de kullanılan dolgu maddesinden etkilenmektedir.
Doğal kaynaklı poliol içeren poliüretanların hazırlanması ve özelliklerinin belirlenmesi
Poliüretanlar, darbe dayanımı, kimyasal direnç, esneklik gibi özellikleri ile kaplama, izolasyon, otomotiv, tekstil, dekorasyon gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sektörde kullanım alanına göre sert, esnek, yarı esnek(integral) sistemler olarak gruplandırılırlar. Üretimlerinde çeşitli kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip poliollerin ve diizosiyanatların kullanılması farklı özelliklere sahip poliüretan ürünler elde edilmesini sağlar. Poliüretan sentezinde kullanılan hammaddelerin büyük bir kısmı petrokimya kaynaklıdır. Son yıllarda kimya alanında yapılan çalışmalar yenilenebilir kaynaklar üzerindedir. Kimyasal hammaddelerin biyobozunur ve ekonomik olması tercih edilmektedir. Bu tez çalışmasında petrokimya ürünlerine alternatif olarak bitkisel(doğal) ve bitkisel yağ bazlı poliollerin ekonomik ve petrokimyaya olan bağımlılığı azaltması nedeni ile poliüretan sistemlerde kullanılması amaçlanmıştır. Doğal ve yağ bazlı polioller (sorbitol-gliserol bazlı polieterler, castor oil, gliserol vb.) yapılarındaki trigliseritler ile poliüretan yapısında çapraz bağlar oluşturarak mukavemetini, sahip olduğu uzun ve esnek alifatik zincirler darbe sönümleyici özelliğini arttırarak poliüretan yapısına üstün özellikler sağlamaktadır. Çalışmada poliüretan filmler tek-vuruş tekniği ile elde edildi. Diizosiyanat olarak toluen diizosiyanat (TDI) ve metilen difenil diizosiyanat (MDI), petrokimya kaynaklı poliol kaynağı olarak polipropilen glikol (PPG), doğal kaynaklı poliol olarak sukroz, sorbitol, gliserol bazlı polieter polioller ve hint yağı kullanıldı. Katalizör olarak dibutil-tin-dilaurat (DBTDL), inorganik dolgu olarak kalsit, barit, talk tercih edildi. Poliüretan filmlerin kürlenme sonrası karakterizasyonu Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ile mekanik analizleri universal test cihazı ile gerçekleştirildi. Yapılan karakterizasyon analizlerinde doğal kaynaklı poliollerin petrokimyasal kaynaklı poliollere göre poliüretan yapısında daha fazla çapraz bağlanma gerçekleştirmesi nedeni ile malzeme mukavemetini arttırdığı gözlemlendi. Ayrıca hint yağının kullanıldığı örneklerde mekanik mukavemetin artmasının yanında elastikiyet özelliğin kaybedilmediği görüldü. İnorganik dolgular ile elde edilen filmlere uygulanan iklimlendirme testi sonucunda dolgusuz filmlere göre daha az büzülme gerçekleştiği tespit edildi.
SEBS esaslı termoplastik elastomer ile uyumlaştırılmış ve nanokil takviyeli polipropilen nanokompozitlerin üretimi
Polimer nanokompozitler (PNC) sahip oldukları üstün özellikleriyle akademi ve endüstriyel alanda dikkatleri üzerine çekmekte ve kullanım alanları her geçen gün hızla genişlemektedir. Küçük miktarda nanodolgu kullanımı ile polimer matrise ait mekanik, ısıl, elektrik, optik, gaz geçirgenlik gibi özellikler önemli derecede geliştirilebilmektedir. Polipropilen (PP) ucuz maliyeti, düşük yoğunluğu ve kolay işlenebilirliği ile en çok kullanılan termoplastik polimerler arasında yer almaktadır. Ancak, düşük darbe direnci ve tokluk değerlerine sahip olması polipropilenin uygulama alanını kısıtlamaktadır. Polipropilenin düşük darbe direnci ve tokluk değerleri, çeşitli dolgularla takviye edilerek veya elastomerik polimerle modifiye edilerek geliştirilebilmektedir. Bu çalışmada, polipropilenin darbe direncini ve tokluğunu arttırmak için farklı geometrilere sahip nanokil ve stiren-b-etilen/butilen-b-stiren (SEBS) esaslı termoplastik elastomer uyumlaştırıcılar kullanılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, doğal bir nano dolgu olan Halloysit nanotüp (HNT) ve maleik anhidrit aşılanmış SEBS (SEBS-g-MA) içeren polipropilen esaslı nanokompozitleri farklı iki yöntemle hazırlanarak, üretim yöntemlerinin nanokompozit özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Halloysit içi boş tüpsü yapıda doğal bir inorganik nanodolgudur. Polimer-nanodolgu arasındaki etkileşimin arttırılması için, HNT'ler setiltrimetilamonyum bromür (CTAB) kuaternize amonyum tuzu ile kriyoskopik genişletme yöntemi kullanılarak, organofilik yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiş halloysit (Org-HNT) elde edilmiştir. Nanokompozitler dahili karıştırıcı içerisinde eriyik harmanlama ile eş zamanlı ve masterbatch (dolgu konsantresi) esaslı olmak üzere farklı iki yöntemle hazırlanmıştır. Masterbatch esaslı yöntemde, HNT/SEBS-g-MA oranı 1/3 olarak seçilmiştir. Masterbatch bileşenleri, tetrahidrofuran (THF) çözücüsü içerisinde santrifujsel devir/planetary rotasyon tip yüksek hızlı karıştırıcı (high shear mixer) kullanılarak dağıtılmıştır ve daha sonra elde edilen masterbatch eriyik harmanlama yöntemi kullanılarak PP matisle harmanlanmıştır. Üretim yönteminin nanokompozitlerin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri üzerine olan etkileri detaylı şekilde analiz edilmiştir. Masterbatch yöntemi ile hazırlanan nanokompozitlerin eş zamanlı yöntem ile hazırlanan nanokompozitlere göre daha iyi nanodolgu ve elastomer dağılımı gösterdiği ve masterbatch esaslı yöntem ile hazırlanan kompozitlerin daha gelişmiş ısıl ve mekanik özellikler sergilediği belirlenmiştir. Hazırlanan nanokompozitler arasında ağırlıkça %3 HNT ve %9 SEBS-g-MA içeren kompozisyon ile, saf PP ile kıyaslandığında yaklaşık %200 daha fazla darbe direnci elde ederek sertlik ve tokluk arasında iyi bir denge sağlanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde, revolüsyon/rotasyon yüksek hızlı karıştırıcı kullanılarak farklı Org-HNT/SEBS-g-MA oranlarında (1/1, 1/2 ve 1/3) masterbatchler üretilmiş ve Org-HNT/SEBS-g-MA oranının, Org-HNT/SEBS-g-MA/PP nanokompozitlerinin mekanik ve ısıl özellikleri üzerine etkisi analiz edilmiştir. Bu amaçla her bir masterbatch için ağırlıkça %1, %3 ve %5 Org-HNT içeren polipropilen nanokompozitler eriyik harmanlama yöntemi ile üretilmiştir. Hazırlanan bütün nanokompozitler dinamik mekanik analiz (DMA) testlerinde düşük sıcaklıklarda saf PP ile karşılaştırıldığında daha yüksek depolama modülü değerleri sergilemiştir. HNT/SEBS-g-MA oranı 1/3 olan nanokompozitler göreceli daha yüksek sönümleme değerleriyle etkili sönümleyici olarak davranmışlardır. Kısa süreli sünme testleri performansları incelendiğinde, %1 ve %3 Org-HNT ve %9 'dan daha düşük SEBS-g-MA içeren kompozitlerde boyutsal kararlılığın arttığı ve saf PP'e göre daha düşük sünme gerinimi ve kalıcı deformasyon oluştuğu görülmüştür. %3 Org-HNT ve %9 SEBS-g-MA içeren nanokompozit çok geniş bir sıcaklık aralığnda (-70°C ile 50ºC aralığı) etkili sönümleme gerçekleştirmekle birlikte, düşük sıcaklıklarda göreceli daha yüksek depolama modülü ve daha düşük kalıcı sünme gerinimi sergilemiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, öncelikle SEBS-g-MA elastomerik uyumlaştırıcısı üzerinde bulunan maleik anhidrit fonksiyonel grupları, poli(etilen oksit) (PEO) molekülü ile modifiye edilerek yeni bir uyumlaştırıcı olan PEO aşılanmış SEBS (SEBS-g-PEO) sentezlenmiştir. Üretilen yeni uyumlaştırıcının performansının değerlendirilmesi için PP ve montmorillonit (MMT) içeren PP/SEBS-g-PEO/MMT ve PP/SEBS-g-MA/MMT nanokompozitleri eriyik harmanlama ile hazırlanmıştır. PEO molekülünün SEBS üzerine aşılanmasının morfolojik, mekanik ve ısıl özellikler üzerine etkisi SEBS-g-MA ile karşılaştırılmalı olarak analiz edilmiştir. SEBS-g-PEO ile hazırlanan nanokompozitler SEBS-g-MA ile hazırlanan nanokompozitlere göre daha yüksek tokluk, ısıl kararlılık ve sünme direnci sergilemiştir. SEBS-g-PEO içeren nanokompozitin sönümleme parametresi de, göreceli olarak daha geniş bir sıcaklık aralığında daha yüksek bulunmuştur. Bu da SEBS-g-PEO toklaştırıcı/uyumlaştırıcı sisteminin diğer bir avantajı olmuştur. PP blend ve nanokompozitlerin temas açısı değerleri, saf hidrofobik PP ye göre daha düşük değerler almıştır ve bu sonuç PP esaslı malzeme üretimindeki boyama ve kaplama gibi son ürün proseslerinde istenen bir durumdur.
Uçucu kül içeren poliüretan kaplamaların hazırlanması mekanik, ısıl ve yanma özelliklerinin belirlenmesi
Üretan kaplamaları olarak anılan poliüretan yüzey kaplamaları, düşük sıcaklıklarda kürleşebilen, yüksek performansa sahip, yüksek elastik özellikli ve mükemmel aşınma dirençli, ayrıca hava koşullarına dayanıklı kaplamalardır. Poliüretanlar, segmentli kimyasal yapılarından dolayı değişik mekanik özelliklerde ve elastomerik filmlerden süngere kadar farklı formlarda hazırlanabilmelerinden dolayı çok geniş kullanım alanına sahiplerdir. Ayakkabılardan kaplamalara, mobilya döşemelerinde kullanılan esnek köpükten duvar ve çatı yalıtımında kullanılan sert köpüğe, yapıştırıcılardan otomobil iç aksamına, zeminde kullanılan elastomerlerden deri sızdırmazlık malzemelerine kadar geniş bir kullanım alanı aralığına sahiptir. Polimerik kaplamalarda yer alan dolgular kullanım miktarlarına ve tiplerine bağlı olarak taşıdıkları özellikleri polimer matrisine de taşırlar. Kömür gibi katı yakıt olarak kullanılan termik santrallerde atık olarak ortaya çıkan uçucu küllerin polimerik kaplamalarda dolgu olarak kullanımı, uçucu küllerin taşıdığı özellikler sebebiyle oldukça umut vadeden bir uygulama alanıdır. Uçucu küller, gözeneklilik, hafiflik, düşük maliyet ve yüksek mukavemet gibi olumlu özellikleri, farklı katkı ve kompozit uygulamaları için uygun malzemeler haline getirmektedir. Atıkların bu şekilde değerlendirilmesi, depolama sorununu büyük ölçüde kaldıracağı gibi, çevresel sorunları bertaraf edecek, özellikle kısıtlı diğer doğal hammaddelerden tasarruf edilmesini sağlayacak, bunların da ötesinde nitelik ve nicelik açısından daha üstün ürünler elde edilebilecektir. Çalışmada çeşitli izosiyanat ve diol kombinasyonları ile çeşitli poliüretan kaplamaları hazırlandı. Elde edilen bu poliüretan esaslı kaplamalara mekanik karıştırma yöntemiyle toplam kütleye ağırlıkça % 2,5, % 5, % 10 ve % 15 oranlarında uçucu kül ilave edildi. Uçucu kül ilave edilen poliüretan kaplama malzemelerinin mekanik özellikleri, ısıl ve yanma davranışları üzerine etkileri incelendi ve katkısız poliüretan kaplamalar ile karşılaştırması yapıldı. Yapılan karakterizasyon, mekanik ve termal analiz sonucunda uçucu kül ilave edilmesi ile poliüretan kaplamaların mekanik dayanım özelliklerinin zayıfladığı, fakat yanma özelliklerinin iyileştiği gözlemlendi.
Enjeksiyon kalıplama yöntemiyle otomotiv endüstrisi için üretilen ince cidarlı plastik parçaların üretim şartlarının optimizasyonu
Plastik endüstrisi her geçen gün büyümektedir. Endüstriyel uygulamalarda yüksek mukavemetli, kompleks geometrili, ince cidarlı ve hafif malzemelerin kullanımı artmaktadır. Karbon emisyonu ve çevre kirliliğini en aza indirmek için otomotiv endüstrisi hedefleri arasında araçların hafiflemesi önemlidir. Bu yüzden otomotiv endüstrisinde birçok metal parçanın yerini plastik ve fiber takviyeli malzemeler almaktadır. Plastik parçanın kullanımında parça hafiflerken mukavemeti kaybetmemesi beklenmektedir. Bu yüzden mühendislik plastikleri, yüksek performanslı plastikler ve fiber takviyeli kompozitler geliştirilmektedir. Ayrıca otomotiv endüstrisinde ince cidarlı parçaların üretimi ve kullanımı artmaktadır. Bu bağlamda, ince cidarlı parçaların üretiminde karşılaşılan problemlerin irdelenmesi ve optimum değerlerin elde edilmesi amaçlanmaktadır. İnce cidarlı parçalarda akış derinliğinin düşük olması sebebiyle malzemenin daha fazla sürtünmeye maruz kalmasıyla akış zorlanacaktır. Bunun sonucunda dolum için daha yüksek basınç ve makine kapasitesitesi gereksinimi ortaya çıkacak ve ince cidarlı parçaların üretimi zorlaşacaktır. Basıncın yeterli seviyede olması tam olarak dolumun gerçekleştiğinden emin olunması amacıyla çapaklı parça üretimi yapılmak zorunda kalınmaktadır. Buna ek olarak parçada akış mesafesinin artması , üretimi zorlastırmaktadır.
Çinko oksit-immobilize-montmorillonit içeren nanokompozit hidrojellerin boyar madde adsorpsiyonunda kullanımı
Tekstil, kauçuk, kağıt, deri, plastik ve kozmetik gibi endüstrilerin atık sularında bulunan çeşitli tipteki zehirli boyar maddeler, en büyük çevresel sorunlardan biri olarak kabul edilir. Bu tür kirletici boyar maddelerin giderimi, hem sağlık açısından hem de çevresel hususlardan dolayı çok önemlidir. Bu bağlamda, hidrofilik polimerlerin çapraz bağlanması ile elde edilen, suda çözünmeyen fakat su içinde şişme özelliği gösteren ağ yapılar olarak tanımlanan hidrojeller, atık sulardan boyar madde gideriminde adsorban olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, sulu çözeltilerden boyar madde adsorpsiyonunda kullanılmak üzere nanoboyutta çinko oksit (ZnO) metal oksit immobilize edilmiş montmorillonit kili (ZnO-MMT) içeren kimyasal çapraz bağlı poli(akrilamit) (PAAm) nanokompozit hidrojeller sentezlenmiştir. Çalışma kapsamında, nanokompozit hidrojeller, eş-anlı serbest radikalik polimerizasyon reaksiyonu ile N,N-metilen bis-akrilamit (BAAm) çapraz bağlayıcısı ve radikalik başlatıcı çifti amonyum persülfat - sodyum metabisülfit varlığında sentezlenmiştir. Böylece, PAAm hidrojeli, MMT kili ve ZnO metal oksitin tek bir malzemede birleştirilmesi ile üçlü nanokompozit hidrojel hazırlanmıştır. Farklı yüzdelerde ZnO-MMT içeren nanokompozit hidrojellerin, sulu çözeltilerden bromotimol mavisi gideriminde kullanılması araştırılmıştır. Adsorpsiyon testlerinden elde edilen sonuçlar, hidrojellerin morfolojik yapıları ve kil tabakalarının nanokompozit hidrojel içerisindeki dağılımları ile ilişkilendirilmiştir. Saf PAAm ve nanokompozit hidrojellerin maksimum şişmiş formlarındaki basma mekanik dayanımları da araştırılmıştır. Nanokompozit hidrojellerin mekanik dayanımı ve modülü ile tokluk değerleri saf PAAm hidrojeline göre artmıştır. Ağırlıkça %0.25 ZnO-MMT içeren PAAm nanokompozit hidrojeli pH değeri 6 olan 30 ppm'lik boyar madde çözeltisi için, saf ZnO-MMT kili ve saf PAAm hidrojeline kıyasla sırasıyla, %1760 ve %125 daha fazla boyar madde adsorplamıştır. Adsorpsiyon izotermlerinden elde edilen adsorpsiyon kapasitesi değeri (k) de, aynı nanokompozit hidrojel adsorbanı için, saf PAAm hidrojeline kıyasla %300 daha fazla bulunmuştur. Bu sonuç, ZnO-MMT ile elde edilen hidrojellerde, kilin neden olduğu ikincil etkileşimlerden kaynaklanan çok daha küçük ve çok sayıda gözenek yapısının oluşmasına dayandırılmıştır. Ayrıca, ZnO metalinin yüzeyinde hidroliz sonucu oluşan hidroksit fonksiyonlu grupların ve MMT kil yüzeyinin de boyar madde adsorplanmasında ilave katkı sağladığı muhtemeldir.
Klorlanmış polipropilenin click kimyasıyla modifikasyonu
Bu tezde, ticari olarak klorlanmış polipropilene (PP-Cl) bakır(I) katalizli azit-alkin siklokatılma (CuAAC) "click" reaksiyonu ile modifiye edilerek farklı özellikler kazandırılmıştır. Tezin ilk kısmında, CuAAC click tepkimesiyle PP-Cl'e poli(etilen glikol) (PEG) veya poli(ɛ-kaprolakton) (PCL) aşılanarak ilgili aşı kopolimerler sentezlenmiştir. Bu amaçla, azit fonksiyonlu polipropilen (PP-N3) PP-Cl'nin klor grupları ile azidotrimetilsilan-tetrabütilamonyum florür sistemiyle nükleofilik yer değiştirme reaksiyonuna sokularak hazırlanmıştır. Diğer taraftan, "click" kimyasına uygun alkin fonksiyonlu PEG oda sıcaklığında poli(etilen glikol) metil eter ile 4-pentinoyik asidin esterleşme reaksiyonu ile elde edilirken, alkin fonksiyonlu PCL kalay oktoat'ın kataliz, propargil alkolün başlatıcı olarak kullanıldığı ɛ-kaprolakton halka-açılma polimerizasyonu ile elde edilmiştir. Son olarak farklı yüzey özellikli aşı kopolimerler, PP-aşı-PEG and PP-aşı-PCL, ılıman koşullarda CuAAC "click" reaksiyonu ile başarılı bir şekilde elde edilmiştir. Çeşitli aşamalarda yapılan spektral, kromatografik ve termal analizler iyi tanımlanmış özelliklere sahip PP bazlı aşı kopolimerlerin oluşumunu ispatlamıştır. Ek olarak, sırası ile PP-Cl, PP-aşı-PEG ve PP-aşı-PCL'nin su temas açıları değerleri 90o (±1), 78o (±1.8) and 83o (±2.1) olarak bulunmuştur. Tezin ikinci aşamasında, PP-Cl'den kuaternize amonyum tuzu içeren polipropilen (PP-QAS) CuAAC "click" reaksiyonu ile sentezlenmiştir. Elde edilen PP-QAS'ın gram-pozitif (Staphylococcus aureus) ve gram-negatif (Escherichia coli) bakteriler üzerine olan antibakteriyel özelliği incelenmiştir. Bu amaçla, PP-Cl' ye "click" kimyası doğasına uygun azit fonksiyonalitesi tetrahidrofuran (THF) içerisinde azidotrimetilsilan-tetrabütilamonyum florür sistemi ile kazandırılmıştır. Bağımsız olarak alkin fonksiyonlandırılmış kuaternize amonyum tuzu (QAS-Alkin), 3-dimetilamino-1-propin ve benzil bromürün reaksiyonu sonucunda elde edilmiştir. Son aşamada ise PP-QAS film sırası ile CuAAC ve çözelti casting metodu ile elde edilmiştir. PP-QAS filmin hazırlanışı FT-IR, 1H-NMR ve DSC analizleri ile gözlemlenmiştir. Antibakteriyel aktivite test sonuçları, PP-QAS filmin PP-Cl ve kontrol örnekleriyle karşılaştırıldığında hem S. aureus hem de E. coli (p<0.05) bakterilerini önemli derecede inhibe ettiğini göstermiştir. Tezin üçüncü aşamasında, flor atomları içeren polipropilen (PP-F), PP-Cl'den CuAAC "click" reaksiyonu ile sentezlenmiş ve elde edilen polimerin su tutma kapasitesi incelenmiştir. İlk olarak azit fonksiyonlu polipropilen (PP-N3) PP-Cl'nin klor grupları ile azidotrimetilsilan-tetrabütilamonyum florür sistemiyle nükleofilik yer değiştirme reaksiyonuna sokularak hazırlanmıştır. Bağımsız olarak 2,2,3,3,4,4,5,5-oktafloro-1-pentanol, kendisinin hidroksil grubu ile 4-pentinoyik asidin N,N'-disiklohekzilkarbodiimit ve 4-dimetilaminopridin varlığında esterleşme reaksiyonu ile alkin-fonksiyonlu florlu bileşiğe (F-Al) çevrilmiştir. PP-N3 ve F-Al arasındaki CuAAC reaksiyonu ılıman koşullarda PP-F'nin eldesini sağlamıştır. Elde edilen PP-F'nin kimyasal yapısı ve yüzey özellikleri FT-IR, 1H-NMR, DSC ve su temas açısı analizleri ile karakterize edilmiştir. Su temas açısı (WCA) ölçümleri ile PP-Cl ve PP-N3'ün -Cl gruplarının yapıda çok fazla bulunmadığından benzer hidrofobiklik sergilediği bulunmuştur. İlginç bir şekilde F-Al'den gelen hidrofilik ester grubu ve PP-F'deki triazol halkası filmlerin ıslanabilirliğini arttırmıştır. Dahası, elde edilen PP-F ayrıca hidrofobik davranış göstermiş, fakat, PP-Cl ile karşılaştırıldığında WCA değerinde küçük bir azalma gözlemlenmiştir. Tezin son aşamasında ise, CuAAC "click" reaksiyonu ile azit fonksiyonlu PP-N3 ve alkin fonksiyonlandırılmış poli(L-laktit) (PLA-Alkin)' den yola çıkarak polipropilen-aşı-poli(L-laktit) aşı kopolimerleri elde edilmiş ve her aşamada elde edilen ürünlerin yapıları aydınlatılarak raporlanmıştır. Bu amaçla sırası ile PP-N3, PP-Cl' nin azidotrimetilsilan-tetrabutilamonyum fluorit ile reaksiyonu, PLA-Alkin ise L-laktit'in kalay(II) 2-etilhekzanoatın (Sn(Oct)2) katalizör ve propargil alkolün başlatıcı olarak kullanılarak halka açılma polimerizasyonu ile elde edilmiştir. Arkasından PP-aşı-PLLA kopolimerleri eldesi için CuAAC "click" reaksiyonu ortamda aynı miktarda PP-N3 ve farklı oranlarda PLA-Alkin olacak şekilde uygulanmıştır. Elde edilen ürünlere FT-IR, 1H-NMR, GPC, DSC, WCA ve biyobozunurluk ölçümleri yapılarak reaksiyonlarda farklı miktarda PLA-Alkin kullanımının nihai ürün özelliklerine olan etkisi incelenmştir. Aşı kopolimerlerin ıslanma ve termal özelliklerinin yanısıra biyobozunurluğu PP ana zincirindeki PLA yan zincir miktarı arttıkça geliştiği gözlemlenmiştir. PP-Cl, PP-aşı-PLA-1 (PLA oranı 1H-NMR analizinden 82.7% bulundu) ve PP-aşı-PLA-2 (PLA oranı 1H-NMR analizinden 78.4% bulundu) için su temas açısının sırası ile 90o±1.0'dan 81o±1.3 and 75o±1.6'ye düştüğü yani daha hidrofilik polimerlerin elde edildiği görülmüştür. Diğer taraftan PP-Cl, PLA-Alkin, PP-aşı-PLA-1 and PP-aşı-PLA-2 numuneleri için gerçekleştirilen enzimatik biyobozunurluk çalışmaları ile sırası ile kütle kayıplarının 4, 38.8, 13.6, 22.1% olduğu ispatlanmıştır
Tekstil substratları üzerine kaplama uygulamaları için su esaslı anyonik poliüretan ve akrilat aşılanmış poliüretan dispersiyonlarının hazırlanması
Aqueous polyurethane dispersions (PUDs) provide excellent impact and abrasion resistance to the materials by forming films on their surface. For this reason, they have wide range of applications in textile, adhesive, and wood coating industries. Aqueous PUDs are defined as binary colloidal systems in which the PU particles are dispersed in a continuous aqueous medium. However, in order to disperse water immiscible PU polymer chains in water, ionic and/or nonionic hydrophilic segments should be associated with the conventional PU structure. Therefore, PUDs are generally prepared by dispersing isocyanate terminated PU prepolymers, in the aqueous systems consisting of colloidal stabilizers. Preparing hybrid PU/polyacrylate (PAc) colloidal systems by mixing aqueous PUDs with polyacrylates (PAc), on the other hand, could be a favourable approach for the improvement of mechanical and chemical resistance of the coating materials. However, poor compatibility between PAc and PU components could cause the loss of film properties most of the time. In such case, chemical bonding between PU and PAc chains could be used as a versatile approach for obtaining hybrid systems exhibiting excellent properties of both kinds. With this thesis, by using aliphatic isocyanates and difunctional polyesters, solvent-free PUDs having 25-30% of solid content were prepared through acetone process. Afterwards, in order to introduce vinyl functionality, resulting PU prepolymers were reacted with a hydroxyl functional acrylate monomer. Then PAc grafting on the PU chains was achieved by seeded emulsion polymerization between the vinyl functional PU chains and acrylate monomers. Additionally an acylate emulsion was obtained via emulsion polymerization of butylacrylate (BA), ethylacrylate (EA) and hydroxyetyl acrylate (HEA) in order to characterize hybrids more accuretly. Chemical structures of the resulting materials were characterized by Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy. Moreover, solid content, pH, viscosity, particle size distribution, and stability of the resulting dispersions were also studied. On the other hand, thermal properties of the films prepared from the obtained dispersions were also investigated by using Diferantial Scanning Caloremetry (DSC), while mechanical properites were determined in terms of Shore A hardness and tensile strength. In the end, application properties of resulting materials in textile industry were examined by investigating the final properties of coated textile substrates.
Poliamid nanokompozit lifler
Lifler, boy çap oranı oldukça büyük olan ipliğimsi ürünlerdir ve çaplarının boyutuna göre mikro veya nano lifler olarak sınıflandırılmaktadır. Mikro lifler 1µm çapından daha büyük çapa sahip lifler olup en çok tekstil endüstrisinde kullanılmaktadır. Nano lifler ise 500 nm'nin altında bulunan liflerdir ve bunun sonucunda yüksek yüzey alanı, yüksek porozite gibi avantajlara sahip olmaktadir. Bu durum malzemenin mekanik, termal, yapısal özelliklerde etkisini belirgin şekilde göstermekte ve nano liflerin filtrasyon, yara örtücüler, ilaç taşıma sistemleri, sensörler gibi bircok alanda kullanımını sağlamaktadır. Nano boyuta sahip malzemelerin uygulamalardan birisi polimerik nanokompozit liflerdir. Nanokompozit lifleri oluşturan bileşenlerden en az birisi nano boyuttadır. Nano liflerde, nano dolgu malzemelerinin kullanilmasi durumunda elde edilen fonksiyon, mikro boyuttaki dolgu malzemelerine kiyasla daha belirgin şekilde görülebilmektedir. Bu durum yüksek yüzey alanının getirdiği avantajdır. Nanokompozit liflerde amaç matrisin özelliklerinin geliştirilmesidir. Termal, mekanik ve yapısal özellikleri geliştirmek için birçok dolgu maddesi (organokil, montmorillonit gibi) kullanılmaktadır. Bu dolgu malzemelerinden birisi de halloysittir. Halloysit doğal bir kildir. Halloysitin polimer esasli kompozitlerin termal, mekanik ve yapısal özelliklerini geliştirdiği bilinmektedir. Bu çalışmada poliamid 6,6 ve halloysit nano tüpleri kullanılmıştır. Formik asit, çözücü olarak kullanılmış ve çözelti hazırlanmıştır. Çözelti için poliamid 6,6 polimeri %15 konsantrasyonda ve halloysit dolgusu ağırlıkça % 5-10-15-30 konsantrasyon değerlerinde kullanılmıştır. Çözelti nano lif üretiminde en yaygın yöntem olan elektroeğirme yöntemi kullanılarak eğrilmiştir. Çalışmada poliamid 6,6 polimerinin mekanik ve termal özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Üretilen liflerin taramalı elektron mikroskobu, termogravimetrik analiz ve mekanik testleri yapılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu analizine göre elde edilen poliamid 6,6 ve poliamid,6,6/halloysit nanokompozit liflerin morfolojilerine bakıldığında düzgün şekilli lifler elde edildiği görülmektedir. Temogravimetrik analiz sonuçlarına göre; halloysit konsantrasyonunun artmasi termal stabiliteyi artmaktadır. Mekanik çekme sonuçlarına göre %5 ve % 10 halloysit nano tüp dolgulu nanokompozit liflerin mekanik dayanımı ve Young modülleri poliamid 6,6 nano liflerine göre artış sergilemektedir. Ancak %15 halloysit dolgulu nanokompozit liflere bakıldığında mekanik dayanımda artış görülmesine karşılık Young modülünde düşüş görülmüştür. Buna ek olarak %30 halloysit konsantrasyonundaki nanokompozit liflerine bakıldığında mekanik dayanım ve Young modülünün poliamid 6,6 nano liflerine göre düşük değerde olduğu belirlenmişir. Özetlemek gerekirse halloysit nano tüp dolgusu poliamid 6,6'nın termal dayanımını arttırmaktadır ve mekanik dayanım halloysit nano tüp konsantrasyonuna göre değişmektedir.
Esnek elektriksel iletken polimer kompozitlerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Polymers are materials which are generally insulative in terms of electrical conductivity. Some filling materials must be added into the polymer matrix in order to make the polymers electrically conductive. The trend observed in conductive polymer composites, which has been an attractive topic for researchers and industry in recent years, is the production of flexible conductive polymer composites. Flexible conductive polymer composites are highly suitable materials for electrical applications, medical applications, surveillance (civilian and military applications), control systems. Here we have produced commercially feasible, industrially applicable, flexible, and sensitive electrically conductive composites that are compatible with the human body and can be used as strain sensors. The styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) copolymer, a thermoplastic elastomer, has good elasticity and mechanical strength and is therefore chosen as the binding matrix material. In the class of carbon-based fillers, reduced graphene oxide (rGO) was chosen as the conductive filler due to its excellent electrical properties.To prepare the SEBS/rGO conductive composites, SEBS was dissolved in the appropriate solvent and rGO was added to it, and the composite was coated onto the flexible fabric by solution casting and allowed to dry at room temperature. To investigate the electromechanical behavior and to examine the effects of elongation and test speed on the sensor performance and also to get idea about the long-term use of the sensor samples were tested for 50 cycles at speeds of 20 mm/min and 50 mm/min under elongation of 5, 7.5 and 10%. In the given investigation, rGO were added to the SEBS co-polymer, and tested under different strain percentage(5, 7.5, 10% strain) at different speeds (20mm/min, 50mm/min) to investigate the the electromechanical properties of the stain sensitive coated textile sensor. The results showed that the resistance increased due to the applied strain up to a certain value and strain rate was found significant in terms of sensitivity. Based on these results, the usage range of the sensor is determined. The results of the study showed that flexible, conductive SEBS / rGO composites can be used as stretchable sensor materials. Flexibility of the sensor, its electrical conductivity, ease of use, and its compatibility with the human body make this study to have a major impact on the sensor literature.
Biyomedikal uygulamalar için kitosan esaslı hidrojellerin geliştirilmesi
Kitosan dünyada selülozdan sonra en bol bulunan kitinden üretilen çok yönlü bir biyopolimerdir. Kitin kabuklu deniz canlılarında, böceklerde ve mantarlarda bulunur. Kitosan, biyobozunurluğu, antimikrobiyal, antifungal vb. özellikleri nedeniyle biyomedikal uygulamalarda kullanılabilmektedir. Kitosan toksik olmayan, biyolojik olarak uyumlu, biyobozunur ve antimikrobiyal bir polimerdir. Kitosan polimeri ilaç salınım sistemlerinde, hücre salınım sistemlerinde ve ortopedi, yara iyileşmesi, oftalmoloji, ilaç ve kemik iyileşmesinde kullanılır. Kitosan, ilaç salınım sistemlerinde, hidrojellerde ve yara örtülerinde geniş bir uygulama alanına sahiptir. Hücre çoğalmasını ve "histoarchitectural" doku organizasyonunu uyarır. Kitosan yara iyileşmesinde esasen biyolojik uyumluluğu, biyolojik bozunabilirliği, antimikrobiyal yapısı ve ayrıca bakteriyostatik ve mantar özelliklerine bağlı olarak yardımcı olur. Kitosanın biyouyumluluk özelliğinden yararlanarak implantasyon, enjeksiyon veya topikal göz uygulamaları gibi çeşitli biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Kitosan filminin, sargı olarak kullanıldığı, sağlam, strese dayanıklı, esnek, esnek ve esnek olması gerektiği ve sargı değişiklikleri sırasında herhangi bir travma olmadan yaraya uygulanması ve çıkarılmasının kolay olduğu saptanmıştır. Bu tez çalışmasında kitosan esaslı hidrojellerin elde edilmesi amacıyla orta molekül ağırlıklı kitosana çeşitli modifikasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, serbest amin gruplarının korunması için kitosan fitalik anhidrit ile modifiye edilerek ftaloil kitosan elde edildi. Bir sonraki adımda, poli(etilen glikol) gruplarının kitosanın hidroksil özellikleri ile birleştirilmesi ve amin gruplarının daha sonra kullanılabilmesi için hidroksil grupları üzerine "aşılama" işlemi gerçekleştirildi. Poli(etilen glikol) aşılanmasının ardından, korunmuş ftaloil grupları, amino gruplarını reaktif formlarında tekrardan açığa çıkarılması için hidrazinlenme işlemi gerçekleştirildi. Son adımda, PEG aşılanmış kitosanın yan zincirlerinde bulunan amino gruplarının tiyol-en ile reaktif hale getirilmiş merkapto gruplarının yerleştirilmesini gerçekleştirmek için NHS ile aktive edilmiş 3-merkaptopropiyonik asit ile konjüge edilerek kitosan esaslı hidrojeller hazırlandı. Hazırlanan hidrojellerin özellikleri karakterize edildi. Malzemelerin karakterizasyonlaru FT-IR ve 1H NMR analizleri ile yapılmıştır. Tiyol ile modifiye edilmiş PEG aşılanmış kitosanın toplam sülfihidril içeriği ve tiyol ile modifiye edilmiş PEG aşılanmış kitosanın toplam tiyol içeriği, Ellman'ın metodu kullanılarak belirlendi.
SEBS/Halloysit nanokompozitlerin üretilmesi ve uyumlaştırıcı kullanımının etkileri
Poli(stiren-b-(etilen-ko-butilen)-b-stiren) (SEBS) termoplastik elastomeri, mühendislik plastikleri ile hazırlanan blend ve kompozitlerinin, tokluğunu ve darbe dayanımı arttırmak için kullanılmaktadır. Termoset elastomerler kadar iyi kimyasal dayanıma sahip olmamasına rağmen benzer mekanik özellikler sergilemesi sayesinde, otomotiv ve beyaz eşya endüstrisinde termoset elastomerlere alternatif oluşturmaktadır. Literatürde SEBS'in ısıl ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi için, SEBS matrisli ve tabakalı yapıda organifilik nanokil ve karbon nanotüp içeren (CNT) içeren nanokompozitler ile ilgili çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmada, SEBS termoplastik elastomerininin zayıf mekanik mukavemetinin geliştirilmesi amacıyla, halloysit nanotüp (HNT) kullanılmıştır. HNT dolgusu, setiltrimetil amonyum bromür (CTAB) ile "kriyoskopik genişletme/modifikasyon" yöntemi ile modifiye edilerek organofilik HNT (Org-HNT)'ye dönüştürülmüştür. Org-HNT'nin karakterizasyonu, XRD, SEM ve TG analiz yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. SEBS/SEBS-g-MA/Org-HNT nanokompozitlerinin üretiminde, çözeltide harmanlama yöntemi tercih edilmiştir. Test numunelerinin üretilmesinde sıcak pres makinası (hot press) kullanılmıştır. SEBS-g-MA uyumlaştırıcısı kullanımı ile nanotüplerin intertübüler etkileşimini azaltılıp, matris içerisinde daha iyi dağılmasına yardımcı olacağı düşünülmüştür. Hazırlanan nanokompozitlerin morfolojisi SEM görüntüleme tekniği ile analiz edilmiştir. Polimer matris-nanotüp etkileşiminin ısıl ve mekanik özelliklere olan etkisinin belirlenmesi için statik mekanik, ve dinamik mekanik analizler ile ısıl gravimetrik analizler gerçekleştirilmiştir. SEBS nanokompozit hazırlamada sadece 3 phr Org-HNT kullanıldığında çekme dayanımının SEBS'e göre yaklaşık %380, tokluğunun ise %30 arttığı bulunmuştur. 3 phr Org-HNT yanında 15 phr SEBS-g-MA kullanıldığında ise üretilen nanokompozitin çekme dayanımı % 370, tokluğu %115 artmıştır. Termogravimetrik analiz sonuçlarına göre, SEBS nanokompozitlerin üretiminde Org-HNT dolgusu ve SEBS-g-MA uyumlaştırıcısının birlikte kullanılmasıyla kompozitlerin ısıl kararlılıkları saf SEBS'e göre daha yüksek bulunmuştur. Dinamik mekanik analiz sonuçlarına göre, üçlü nanokompozitler arasında 3 phr Org-HNT ve 10 phr SEBS-g-MA uyumlaştırıcısı içeren nanokompozitin -70 ile +120 °C arasında en yüksek sönümleme özelliğine sahip olduğu bulunmuştur. Düşük sıcaklıklarda, uyumlaştırıcı içeren bütün kompozitlerin depolama modül değerleri, SEBS/HNT ikili kompozite ve saf SEBS polimerine göre daha yüksek bulunmuştur. Nanokompozitlerin +25 °C deki sönümleme parametreleri saf SEBS e kıyasla çok değişmezken, depolama modülleri yaklaşık % 100 artmıştır. Statik ve dinamik mekanik analiz sonuçlarına göre, sertlik-tokluk/sönümleme dengesini kurmada en yüksek performansı, 3 phr Org-HNT ve 10 phr SEBS-g-MA uyumlaştırıcısı dolgulu nanokompozitin sağladığı bulunmuştur.
Karides kabuklarından farklı yöntemler ile kitosan üretimi ve karakterizasyonu
Kitin selülozdan sonra dünyada doğal olarak bulunan en bol polimerdir. Her yıl yaklaşık 10 milyar ton kitin doğada biyosentez yoluyla üretilmektedir. Kitin kabuklu deniz canlılarında, böceklerin dış iskelet yapısında ve mantarların hücre duvarında bulunur. Kitosan ise kitinin deasetilasyonu ile üretilir. Kitosan antibakteriyel, antifungal, biyouyumlu, biyobozunur ve toksik özellik göstermeyen doğal bir amino polisakkarittir. Kitosan üretimi sırasındaki deasetilasyon işlemi kitosanın fizikokimyasal ve fonksiyonel özelliklerini değiştirmektedir. Kitosanın özellikleri deasetilasyon derecesi, viskozitesi ve molekül ağırlığından etkilenmektedir. Bu çalışmada, karides kabuklarına demineralizasyon, deproteinizasyon ve depigmentasyon işlemleri uygulanarak kitin elde edildi. Kitin yüksek konsantrasyonlarda NaOH ile muamele edilerek klasik yöntem, basınç ve mikrodalga enerjisi gibi farklı yöntemler kullanılarak kitosan üretildi. Üretilen kitin ve kitosan polimerleri FT-IR, TGA, SEM ve EDS cihazları kullanılarak karakterize edildi.
Serbest radikal fotopolimerizasyon ile halloysit içeren termoset nanokompozitlerin hazırlanması
UV kürleme, ışıma ile iyonik veya serbest radikal başlatıcı oluştururak oligomerlerin veya yüksek moleküler ağırlıklı polimerlerin elde edildiği bir prosestir. Polimer oluşumunun ışık enerjisi sayesinde gerçekleştiği bu proses; iyi dağıtılmış monomer-nanodolgu formülasyonundan polimer nanokompozitlerinin in-situ (yerinde) metoduyla hazırlanması için basit bir yöntem sağlayabilir. Geleneksel kompozit üretim yöntemleri, polimerlerin inorganik dolgu maddeleri ile ya eriyik karışımlı ya da çözücü bazlı doğrudan karışımı yöntemlerinden ibarettir. Fakat bu yöntemler de proses boyunca genellikle polimerin ısıl bozunmasına ya da büyük miktarda uçucu organik bileşik salınımına neden olurlar. UV-kürleme prosesi, çözücü kullanmadan ve eriyik oluşturmadan, ışınlama yoluyla polimer üreterek geleneksel işlemlerin bu dezavantajlarının üstesinden gelebilir. Bunun yanı sıra UV kürleme prosesi hızlı, çevre dostu, enerji tasarrufu, mekansal ve zaman kontrolü gibi kendine has özellikleriyle diğer proseslere göre bir çok avantaja sahiptir. Ve aynı zamanda UV kürleme prosesi polimer nanokompozitlerinin hazırlanmasında da kullanılabilir. Bu çalışmada temel amaç, doğal nanotüp olarak bilinen haloysit içeren termoset nanokompozitlerin UV ışığıyla kürleşen sistemler ile hazırlanmasıdır. Haloysit nanotüpleri doğadan kolaylıkla elde edilebilen geniş yüzey alanına sahip, iç ve dış yüzeyindeki hidroksil gruplarının çeşitli fonksiyonel gruplarına dönüştürülebilen, polimer matrisine yüksek mekanik ve termal özellikler sağlayan doğal bileşiklerdir. HNT'ler ayrıca yapısal benzerlik ve ucuz maliyetinden dolayı karbon nanotüplere bir alternatif sunar. Bu nedenle HNT'lerin nanokompozit üretiminde önemli bir yer alacağı da tahmin edilmektedir. Düşük maliyet ve gösterdiği üstün mekanik, termal ve bariyer özellikleri sayesinde HNT-Polimer nanokompozitlerin kullanımı daha da yaygınlaşacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada, öncelikle 3- (trimetoksisilil) propilmetakrilat (MAPTS) fonksiyonlu HNT'ye ulaşılmıştır. MAPTS fonksiyonlu HNT ile metakrilat bazlı monomerler çeşitli konsantrasyonlarda UV ile kürleşen sistemlerde tepkimeye sokularak (serbest radikalik fotopolimerizasyon) termoset nanokompozitler elde edilmiştir. Termoset nanokompozit üretimi oda sıcaklığında UV ışığı ile sağlanmıştır. Elde edilen kompozitlerin mekanik ve termal özellikleri çekme testi ve TGA analizleriyle incelenmiştir. Bunun yanı sıra nanokompozitin yapısal karakterizasyonu ve HNT'nin matriste dağılımı FT-IR spektroskopisi, SEM ve EDS analiziyle incelenmiştir.
Çekirdekleştiricilerin polipropilen nihai ürün özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Polimerlerin yoğun bir şekilde kullanılmasının temel nedenlerinden biri ısı ve basınç altında kolayca şekillendirilebilmeleri ve özelliklerinin katkı ve dolgu maddeleri kullanılarak değiştirilebilmesidir. Şekillendirme esnasında ısı etkisiyle ergiyen doğrusal bir polimer yüksek sıcaklıklarda amorf yapıda ve polimer zincirleri rastgele yönlenmiştir. Düşük sıcaklıklarda ise katı halde olan polimer yapının soğutulmasıyla, polimer zincirleri enerji düzeylerini düşürmek amacıyla bir düzen içerisine girmeye (kristallenmeye) çalışırlar. Bu esnada polimer zincirlerinin entropileri daha yüksek olduğu için rastgele bir dizilimde de kalmaya eğilimlidir. Belirli bir düzene girmek isteyen zincirlerle rastgele bir dizilimde kalmak isteyen zincirler bir noktada dengelenir. Bu dengelenmeyle birlikte polimer içerisinde belirli oranlarda kristal yapı oluşur. Kristal oluşumu (kristalizasyon) homojen ve heterojen olarak iki farklı şekilde meydana gelebilir. Homojen kristalizasyonda, polimer katılaşma sırasında kendiliğinden kristallenir. Kristallerin büyümesinin tamamlanmasıyla ve katılaşmanın sona ermesiyle homojen kristalizasyon tamamlanır. Heterojen kristallenme de ise; polimer içerisinde yer alan ve kristallenmeyi arttırıcı veya başlatıcı bir maddenin/katkının etrafında kristallenme başlar. Polimer zincirleri bu partiküllerin etrafında oryante olarak kristal büyümesi sürecine girerler. Heterojen kristallenmede kristallenmeyi başlatmak amacıyla kullanılan katkılar çekirdekleştirici ajan (ÇA) şeklinde isimlendirilmektedir. Pek çok araştırmacı tarafından ÇA' ların katıldıkları malzemenin kristallenmesini arttırdıkları ifade edilmiştir. ÇA katıldıkları malzemelerde, kristal çekirdek oluşum hızını, sayısını ve sferülitlerin boyutunu etkilemekte ve buna bağlı olarak malzemeler daha iyi mekanik ve görsel özellikler (şeffaflık) göstermektedir. Bu çalışmada Polipropilen (PP) hammadde içerisine farklı oranlarda ÇA' lar katılarak farklı geometrilere sahip ürünler ve test numuneleri, enjeksiyon ve ekstrüzyon yöntemleri kullanılarak üretilecektir. PP yapı içerisine katılan, ÇA katkı oranlarının kristallenme, mekanik özelliklerin iyileştirilmesi, şeffaflığın arttırılması gibi nihai ürün özelliklerine olan etkilerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Üretim sonrasında ürünlere ÇA katkısının etkisinin belirlenmesi amacına uygun olarak malzemelere mekanik ve ısıl testler uygulanacaktır. ÇA'ların mikroyapıya olan etkisinin belirlenmesi amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı görüntülemeleri gerçekleşirilecektir.
Doğal protein katkılı biyobozunur polimer doku matrikslerinin geliştirilmesi ve adipoz kök hücreler ile etkileşiminin araştırılması
Bu tez çalışması, doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere, mevcut sentetik ve doğal kompozit polimerik doku iskelelerine alternatif olarak literatürde ilk kez yumurta beyazı proteininin (HEW) kullanımını ve bu proteinin yüzey kimyası özelliklerine etkisini ve adipoz kaynaklı mezenkimal kök hücreler (ASCs) ile etkileşimini incelemektedir. Bu amaçla, HEW ve poli(-kaprolakton) (PCL) polimerinden elektroeğirme ile nanofiber doku iskeleleri üretildikten sonra, bu yapıların çeşitli yöntemler ile karakterizayonu gerçekleştirilmiştir. Bir sonraki aşamada, doku iskelelerinin üzerine ASC'ler ekilerek hücre canlılık analizleri yapılmıştır. İlk aşamada elde edilen liyofilize HEW proteinine SDS-page analizi yapılmıştır ve HEW'in içeriğindeki ana proteinlere ait bantlar gözlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılan morfolojik analizler sonucunda düzgün yüzeylere sahip fiberlerden oluşan membranların başarıyla elde edildiği görülmüştür. Ayrıca, HEW içeren fiberlerin (50-254nm) yalnızca PCL'den oluşan fiberlere (0.90-1.60μm) göre daha ince olduğu tespit edilmiştir. Nanofiberler üzerindeki HEW dağılımı, anti-ovalbumin antikoru kullanılarak immünohistokimyasal olarak gösterilmiştir. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR-ATR) analizi ile de membran üzerindeki protein varlığı doğrulanmıştır. PCL/HEW membranının termal özelliklerinin belirlenmesi ve ayrıca membran içeriğinde bulunan PCL ve HEW miktarının tayini amacıyla termogravimetrik diferansiyel termal analiz (TGA) yapılmıştır. TGA sonucuna göre her iki bileşenin dekomposizyonu görülmüş ve kompozit nanofiberlerdeki HEW protein oranının %36 civarında olduğu saptanmıştır. Fiberlerin ıslanabilirliğini analiz etmek amacıyla su ile yapmış olduğu temas açıları ölçülmüştür. Hidrofobik özellikte olduğu bilinen PCL membranların temas açısının 90o'de sabit kaldığı gözlemlenirken, PCL/HEW membran yüzeylerinde başlangıçta ölçülen 70o'lik temas açısının zamanla azaldığı ve dolayısıyla proteinin membranlara su absorplama özelliği katarak hidrofilik karakterde bir matris oluşumuna sebep olduğu bulunmuştur. Hücre kültürü çalışmalarında, doku iskeleleri üzerine ekilen ASC'lere hücre canlılığının belirlenmesi amacıyla 2, 7 ve 14. günlerde canlı/ölü boyaması ve alamar blue çalışması yapılmıştır. Ayrıca, hücresel iskeletteki aktin filamentleri ile çekirdek görüntülemesi için sırasıyla phalloidin ve draq5 boyaması yapılmıştır. Yapılan analiz ve görüntülemeler sonucunda HEW içeren örnekler üzerinde ekili hücrelerin 14 gün boyunca canlılıklarını koruyarak çoğaldıkları; kontrol grubu olan sadece PCL'den oluşan örnekler üzerinde ekili hücre sayısında ise 7. günden sonra azalma olduğu gözlenmiştir. Hücre tutunması ve çoğalması için doğru biyofiziksel özelliklere sahip doku iskelesi üretilmesi amacıyla sentetik polimerlerin doğal bileşenlerle karıştırılması, doku iskelelerinde istenen özelliklere ulaşmak için basit ve etkili bir yoldur. Bu amaç doğrultusunda yapılan bu tez çalışmasında sonuç olarak basit, hızlı ve düşük maliyetli bir imalat yöntemi ile PCL/HEW doku iskeleleri oluşturulmuş; biyobozunurluğu, yüzey yapısı ve mekanik özellikleri açısından yeterli olduğu, hücre tutunmasını ve çoğalmasını büyük ölçüde desteklediği anlaşılmıştır ve böylelikle çeşitli doku mühendisliği uygulamaları için uygulanabilirliği gösterilmiştir.
Termoplastiklere uygulanan rezistans kaynağıparametrelerinin belirlenmesi ve optimizasyonu
Bu çalışmada polipropilen ve yüksek yoğunluklu polietilen polimerlerine farklı şekil ve kalınlıklarda krom nikel ısıtma elemanları kullanılarak farklı birleştirme açılarıyla rezistans kaynağı uygulanmıştır. En ideal parametrenin belirlenmesi için mekanik testler, mikroyapı incelemeleri ve termal görüntüleme yöntemleri kullanılarak kaynak performansları incelenmiştir. Çalışmada 12V AC (50W) transformatör kullanılarak deney düzeneği hazırlandı. Enjeksiyon makinesi kullanılarak üretilen test numuneleri farklı açılardan (90°, 45° ve 30°) kesildi. Aynı tip, farklı çap ve farklı şekildeki rezistans telleri ile kaynaklandı. Kaynak esnasında termal kamera ile yapılan incelemelerde uygun sıcaklığın 217 °C ve kaynak süresinin 13 saniye olduğu belirlendi. Parçalar üzerine farklı kuvvetler uygulanarak parçaların yapışması sağlandı. Uygun kuvvetin 20N olduğu belirlendi. Elde edilen kaynaklanmış parçalara çekme testi, üç nokta eğme testi ve darbe testi uygulanarak mekanik özellikleri incelendi. Polipropilen malzemenin kaynaklı birleştirmelerine uygulanan çekme testi sonuçlarına göre 0.5 mm tel ile yapılan kaynakların daha mukavemetli ve 0.3 mm tel ile yapılan kaynakların ise mukavemetsiz olduğu görüldü. Ayrıca çekme testi sonucuna göre en iyi mukavemeti spiral tel ile 30° kesme açsıyla yapılan kaynaklı birleştirmelerin gösterdiği görüldü. Buna istinaden yüksek yoğunluklu polietilen malzemelerin kaynaklı birleştirmelerinin çekme testleri için sadece bu parametrelerdeki numuneler test edilerek iki malzemenin kaynak mukavemetleri karşılaştırıldı ve polipropilen malzemenin birleştirmelerinin daha iyi çekme dayanımı gösterdiği görüldü. Yapılan üç nokta eğme testi sonuçlarına göre ise malzemelerin tümü %3.5 esneme göstererek kırılmadı. En iyi performansı 30° açıyla, zikzak tel ile birleştirilen numunelerin gösterdiği görüldü. Malzeme olarak mukayese edildiğinde yüksek yoğunluklu polietilen malzemelerin kaynaklı birleştirmelerin daha iyi eğilme dayanımları gösterdiği görülmektedir. Son olarak mikroyapı incelemerinde optik mikroskop kullanılarak birleştirme yerlerinden kırılan malzemelerin kaynak bölgeleri 400kat büyütülerek görüntülendi. Görüntüler incelendiğinde eriyik akışlarının çapraz ve spiral tel şekliyle kaynaklanan numunelerde daha belirgin olduğu görülmektedir. Fakat zikzak tel şeklinde sadece telin etrafında belli bir kısımda erime ve kesme sırasında oluşan çizgiler gözlemlenerek kaynaklanmayan bölgeler tespit edildi. Çalışma sonunda 13 sn kaynak süresi ve 20N sıkıştırma kuvveti ile 0,5 mm tel kalınlığı ile spiral tel şeklinin en iyi mekanik sonuçları verdiği görüldü.
Çekirdekleştirici ajanların, geri dönüştürülmüş polipropilenin yapısal ve fiziksel özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların, polipropilenin yapısal, fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkilerinin tartışıldığı pek çok çalışma bulunmaktadır. Polipropilenin, fazla sayıda çalışmaya konu olmasının sebeplerinin en başında, endüstriyel anlamda önemli bir polimer olması gelmektedir. Poliolefinler grubuna ait bir polimer olan polipropilen, en yaygın kullanım alanına sahip plastiklerin başında gelmektedir. Polipropilen, otomotiv, gıda, ambalaj, tekstil v.b. başta olmak üzere pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır. Çok sayıda kullanım alanına sahip olan polipropilenin, son ürün olarak kullanım özelliklerinin iyileştirilmesi için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu yöntemler, polimerin işlenmesi esnasındaki parametrelerin optimizasyonu, çeşitli polimerler ile bir arada kullanım ya da özel katkılar ile özelliklerin iyileştirilmesi şeklinde özetlenebilir. Herhangi bir ürünün daha faydalı hale getirilmesi, tüm mühendislik çalışmalarının temel hedefi olsa da, artan çevre bilinci ile birlikte, kullanılmış malzemelerin tekrar ve tekrar kullanılması da ana hedeflerden birisi haline gelmiştir. Bu çalışmada, farklı oranlarda çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı kullanılarak izotaktik polipropilenin mekanik ve termal özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Bu duruma ek olarak, farklı oranlarda, geri dönüşüm polipropilen ile orijinal malzemenin karıştırılması ve bu karışımların, hem olduğu hali ile hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılı hali ile özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, granül formdaki orijinal polipropilen malzeme, geri dönüşüm ve tekrar işleme esnasında maruz kaldığı termal ve fiziksel gerilimlere maruz bırakılmak için çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve granülatör yardımıyla tekrar granül haline getirilmiştir. Granül formdaki malzeme, tekrar çift vidalı ekstrüzyon ile işlenmiş ve geri dönüşüm etkisinin arttırılması hedeflenmiştir. İkinci kez işlenmiş ve granül forma getirilen malzeme, geri dönüşüm polipropilen olarak kodlanmıştır. Geri dönüşüm polipropilen ile orijinal polipropilen, sırasıyla kütlece % 0/100, % 50/50, % 75/25 ve % 100/0 (geri dönüşüm/orijinal) olacak şekilde blend edilmiştir. Bu karışımlar, kütlece %0, %1, %3 ve %6 Akkat Clarifier/Nucleator PP/F 109311 içerecek şekilde harmanlanmıştır. Tüm numuneler tekrar çift vidalı ekstrüzyondan geçirilerek masterbatch formuna getirilmiştir. Toplam 16 farklı parametreye sahip numunelerde, MFI, Çekme, Darbe, Bükülme, Sertlik ve DSC analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, geri dönüşüm polipropilen oranı arttıkça, eriyik akış indeksi değerleri artmıştır. Shore 9 sertlik analizi sonuçlarında gözle görülür değişiklik kayıt altına alınmazken, % 50 ve % 75 geri dönüşüm içeren tüm numunelerde ortalama 5 % oranında artış tespit edilmiştir. Bükülme dayanımı analiz sonuçları, geri dönüşüm oranı ile ters orantılı olarak azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte ciddi oranda iyileşme göstermiştir. Benzer sonuçlar, çekme testleri ile de elde edilmiştir. Elastik modülü, geri dönüşüm oranı arttıkça azalırken, çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkılar ile artış göstermektedir. Akma dayanımı değerleri değeri dönüşüm oranında azalırken, aynı oranlarda geri dönüşüm malzeme içeren numunelere eklenen çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile birlikte orijinal malzemeye yakın değerler elde edilmektedir. Benzer durum kopma dayanımı ve kopma noktasındaki uzama değerleri için de geçerlidir. Hem geri dönüşümün hem de çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkının, malzemenin termal davranışlarına etkisini incelemek için DSC analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda geri dönüşüm oranına bağlı olarak erime noktasında gözle görülür bir değişim gözlemlenmemiştir. Ancak, özellikle orijinal polipropilen malzemede ve özellikle % 6 çekirdekleştirici katkı içeren numunelerin erime noktası 1,4 °C kadar artmıştır. DSC analizleri, çevrimler halinde gerçekleştirilmiştir. Geri dönüşüm oranının artması ile birlikte kristallenme sıcaklığında artış gözlemlenmiştir. Çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkıların sisteme dahil edilmesiyle birlikte de heterojen çekirdeklenme sürecinin sonucu olarak kristallenme sıcaklığı artmıştır. Tüm analizler ile birlikte % 50 oranında geri dönüşüm polipropilen ve ortalama % 3 çekirdekleştirici ve berraklaştırıcı katkı ile MFI hariç pek çok mekanik ve termal özellikte, orijinal malzemeye eş değer analiz sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, orijinal malzeme kullanım zorunluluğu olan ürünler için geri dönüşüm malzemelerin kullanılabilirliği konusunda olasılık yaratmaktadır. Ayrıca doğrudan geri dönüşüm malzemelerin kullanıldığı ürünlerde de daha iyi mekanik özelliklere sahip olunabileceğini göstermektedir.
Yeni nesil nanolif esaslı medikal membran üretimi
Nanoteknolojide son yıllarda meydana gelen gelişmeler, nanoölçekte üretilebilecek materyellerin ve cihazların önünü açmıştır. Özellikle nanolifler; değiştirilebilir yüzey karakteristikleri, güçlü mekanik özellikler ve yüksek yüzey alanı hacim oranı gibi nitelikler sağlayabilmektedirler. Nanoliflerin çapı 1 ile 0,01 mikrometre arasında değişebilmekte, başka bir deyişle mikrometre veya mikrometre altı seviyelerde olabilmektedir. Nanoliflerin üretilmesi için çeşitli teknikler kullanılabilmektedir. Eriyikten çekim, faz ayrımı, şablon sentez, kendiliğinden tutunma, çekme, ark deşarjı metodu ve elektroeğirme nanolif üretimi için kullanılan yöntemler arasındadır. Bu yöntemler arasında en yaygın kullanılanı elektroeğirme yöntemidir. Bu yöntem sürekli, ekonomik ve kolay bir süreçtir. Elektroeğirme prosesinde, polimer çözeltisinden lif elde etme sürecini doğrudan etkileyen bazı parametreler bulunmaktadır. Bu parametreler çözelti parametreleri ve proses parametreleri olmak üzere iki başlık altında toplanabilmektedir. Çözelti parametreleri; konsantrasyon, viskozite, molekül ağırlığı, çözücü, yüzey gerilimi ve çözeltinin iletkenliği içermektedir. Proses parametreleri; voltaj, besleme hızı, kolektör tipi, iğne ile kollektör arası mesafe, iğne çapı ve ortam parametrelerinden oluşmaktadır. Bu çalışmada, farklı çözelti hazırlama teknikleri ile PLA - aktinidia deliciosa (Act) çözeltileri hazırlanmış ve elektroeğirme yöntemi ile membran üretimleri gerçekleştirilmiştir. Elektroeğirme işlemi sırasında çözelti parametrelerinden olan partikül boyutu ve aktif madde oranı, proses parametrelerinden olan nem incelenmiştir. Üretilen membranların antibakteriyal aktivite çalışmaları Gram negatif bakterilerden E. Coli ve Gram pozitif bakterilerden S. Aureus'a karşı yapılmıştır.