Poliakrilonitril esaslı nanokompozit lif üretimi ve karakterizasyonu

Poliakrilonitril (PAN), akrilonitril monomerlerinin polimerizasyonu sonucu elde edilen ve termoplastik özellik gösteren bir polimerdir. Polar akrilonitril grupları sayesinde yapısında güçlü ikincil etkileşimler bulunduran bu polimer, iyi mekanik özelliklere ve termal dayanıma sahip olmak gibi üstün özelliklere sahiptir. Bu üstün özellikleri sayesinde poliakrilonitril lif endüstrisi tarafından yoğun talep gören bir polimer haline gelmiştir. PAN lifleri endüstriyel ölçekte çözeltiden eğirme yöntemine göre üretilmektedir. Uygun çözgende çözünen PAN çözeltisi lif eğirme sisteminden jel formunda çıktıktan sonra çöktürme banyosunda katılaştırılmaktadır. Bu yöntemle elde edilen lifler genellikle mikron boyutundadır. PAN, mikro lifler yanında nanolif üretimi için de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Elektroeğirme yöntemi nanolif üretimi için kullanılan yöntemler içerisinde en etkin metodlardandır. Geleneksel PAN lifleri üretiminde olduğu gibi elektroeğirme yönteminde de çözeltiden eğirme tekniği kullanılmaktadır. Lifler, uygun viskozitedeki polimer çözeltisinden elektriksel kuvvet etkisi altında elde edilmektedir. PAN nanoliflerinin yanında nanokompozit PAN lifleri de üretilebilmektedir. Hem PAN hem de nanokompozit PAN lifleri ilaç salınımı, doku mühendisliği, filtrasyon, yanmaz dış giyim, halı ve perde kumaşı gibi çok çeşitli kullanım alanlarına sahiptirler. Halosit, nano boyutta ve tüp şeklinde bir yapıya sahiptir. Doğadan elde edilen bu nanotüpler, tarihte ilk defa 1826 yılında Berthier tarafından kullanılmıştır. Saf halde elde edilen halosit nanotüpler genellikle beyaz renktedir ve taş benzeri bu hammadde kolaylıkla toz hale getirilebilmektedir. Halosit nanotüpler, kolay erişilebilirlik, yüksek fonksiyonalite, yüksek mekanik dayanım gibi birçok olumlu özelliğe sahiptir. Bu özellikler sayesinde katalizör, adsorban ve polimer dolgu malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Diğer kil türevli nanodolgu malzemeleri ile karşılaştırıldığında, halosit nanotüpler yüzeyindeki nispeten düşük hidroksil grup içeriği sebebiyle daha hidrofobik bir yapıya sahiptir. Bu sebeple polar olmayan polimerlerde kolayca dağıtılabilmektedir. Nanoboyutta olması ve yüksek en/boy oranı sayesinde farklı birçok polimer için ideal bir dolgu malzemesidir. % 5 gibi düşük miktarlarda eklenmesi bile polimerlerin modül, sertlik, darbe dayanımını nispeten artırmaktadır. Ayrıca nanotüp yapısından kaynaklı olarak ısı ve kütle taşınımını yüksek ölçüde engellemekte ve nanokompozit yapısında alev geciktirici olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada halosit nanotüpleri içeren nanokompozit PAN lifleri, elektroeğirme yöntemi kullanılarak üretilmiştir. İlk adımda PAN çözeltisi ile bir optimizasyon çalışması yapılmış, bu çalışmanın ardından nanodolgu ile beraber farklı konsantrasyonlarda çözeltiler hazırlanmış ve nanokompozit lifler üretilmiştir. Elde edilen liflerin morfolojik analizleri taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ile, ısıl özellikleri termal gravimetrik analiz (TGA) ile gerçekleştirilmiştir.