20
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Tekstil malzemeleri ile kapalı alan hava kalitesinin arttırılması
İç hava kalitesi, insan sağlığı ve konforunu etkileyen önemli bir parametredir ve modern insan yaşamının yaklaşık % 90'ını kapalı ortamlarda geçirmektedir. Kapalı ortam havasında, azot oksitler, kükürt oksitler, karbon oksitler ve uçucu organik bileşikler başta olmak üzere pek çok kirletici gaz bulunmaktadır. Kirletici gazların yol açtığı baş ağrısı, boğazda iltihaplanma, kas ağrıları, cilt kuruluğu gibi etkiler, yaşam kalitesini düşürdüğü gibi, çalışan verimini de olumsuz etkilemektedir. Bu tez çalışmasında, tekstil malzemelerinin iç hava kalitesine olan etkileri incelenmiştir. Farklı liflere yönelik literatür çalışmasının yanı sıra, işlem görmüş yün liflerinin Dünya Sağlık Örgütü (WHO)'nün "İç hava kalitesi kılavuzu: seçilmiş kirleticiler" listesinde yer alan gaz formunda trikloretileni adsorplama davranışı da deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma sonuçlarına göre, yün liflerinin gaz formundaki trikloretileni adsorplayabildiği/absorplayabildiği görülmüştür. Anahtar kelimeler: İç hava kalitesi, sorpsiyon, tekstil, trikloretilen, yün lifi
Production of quaternary ammonium compounds added antimicrobial polyurethane foams
With the growing awareness of pathogenic microorganisms, there is an increasing need for antimicrobial materials. Flexible polyurethane foams (FPUs) used in various application areas such as mattresses, beds, pillows, filter elements, kitchen cleaners, body sponges, and etc. are good reservoirs for microorganisms and often required to have an antimicrobial property. In this regards, to impart antimicrobial functionality to polyurethane foams, a quaternary ammonium polymer (QAP) having a polyol main chain was incorporated into a foam structure by covalent bonds which is dramatically important to prevent migration of agents from the porous structure. QAP was added to a commercial formulation in various amounts between 1 to 5 wt%. The structures of the produced foams and their QAP content was characterized by FTIR and EDXRF analyses. A linear polymer of QAP was also synthesized to support our investigations. The morphological changes such as the cell size and the cell structure of the produced foams were observed with SEM. TGA and DMA analyse were applied to examine the thermal properties of the produced foams. 1 wt% QAP added foams showed structural and thermomechanical properties very similar to the unmodified foams. In addition, while the unmodified foam did not show any antimicrobial activity, the QAP-added foams provided significant inactivations against Staphylococcus aureus, yeast and mould at concentrations of about 102 and 103 colony-forming unit (CFU) within 5h of contact time. Antimicrobial test results showed that addition of minute amount of QAP can significantly improve the biocidal performance of the produced foams without deteriorating the commercial formulation.
Düşük sıcaklıkta sol-gel yöntemiyle elde edilmiş çinko oksit (ZnO) kaplanmış tekstil malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, konvansiyonel sentetik tekstil liflerinden biri olan Poliamid 6,6 polimerinin formik asit içinde çözülerek uygun parametrelerle elektroçekim yöntemi vasıtasıyla nanolifli yüzeyler elde edilmesi temel alınmıştır. Poliamid 6,6 çözeltisi içine farklı oranlarda ZnO nanotoz ( nanotoz parçacık boyutu 50 nm' den küçük olan) eklenerek, ZnO nanotozların nanolif yüzeyinde etkileri analiz edilmiştir. Literatürde ZnO nanoparçacıklarının sol-jel ile elde edilip çeşitli yüzeylere ZnO nanoparçacıklarının antimikrobiyel, UV koruyucu, anti reflektif, elektriksel iletkenlik, süper hidrofobiklik, fotokatalitik gibi üstün özelliklerini kaplayarak geliştirmek için çeşitli çalışmalar mevcuttur. Ancak çoğu çalışmada ZnO, yüksek sıcaklıkla tavlanmaktadır. Tekstil lifleri yüksek sıcaklıklarda bozunabilen malzemelerdir. Bu çalışmamızda sol-jel ile elde edilen ZnO nanoparçacıkları literatürden farklı olarak kaplama yapıldıktan sonra düşük sıcaklıkta (100 ° C) tavlanmıştır. Farklı oranlarda ZnO nanotoz içeren Poliamid 6,6 nanolifli yapılar, 0,5 M hazırlanan ZnO sol-jel çözeltisine daldırarak kaplama (dip-coating) yöntemiyle farklı çekim hızlarıyla kaplanmıştır. Elde edilen ZnO sol-jel kaplanmış yüzeyler, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzey analizi yapılarak nanolifli yüzey ve sol-jel kaplama varlığı teyit edilmiştir. Ayrıca sol-jel kaplanmış nanolifli yüzeylerin iç yapı, termal, optik, mekanik ve antibakteriyel analizleri yapılmıştır. ZnO sol-jel kaplanmış nanolifli yapılar, sahip oldukları özellikle iyi mekanik ve antireflektans özellikleri ve ayrıca antibakteriyelliği (P3) sayesinde tekstil malzemesinin (spor tekstilleri gibi) iç ve dış yüzeyinde kullanılabilir. Anahtar sözcükler: Elektroçekim, nanolif, çinko oksit (ZnO), sol-jel, düşük sıcaklık
Bir araç koltuğunun yaşam döngüsü değerlendirmesi ile çevresel etkilerinin incelenmesi
Dünya'da hızla gelişmekte olan teknoloji ile birlikte ortaya çıkan ihtiyaçlar birçok çevresel etkiyi de beraberinde getirmektedir. Ortaya çıkan bu etkilere karşı gereken önlemlerin alınabilmesi için öncelikle çevresel yük yaratan kaynakların bir sistem dahilinde tespit edilmesi gereklidir. Çevresel etkilerin azaltılması ancak doğru şekilde yapılan değerlendirmeler ile gerçekleştirilebilir. Bu etkileri ortaya çıkaran en iyi yöntemlerden birisi de ürün veya süreçlerin tüm yaşam evrelerini kapsayan yaşam döngüsü değerlendirmesi metodolojisidir. Bu çalışmada SimaPro programı kullanılarak Ecoinvent veri tabanına göre bir araç koltuğunun çevresel etkileri değerlendirilmiştir. Küresel ısınma potansiyeline en yüksek katkı çelik alaşımından gelmektedir. Çelik alaşım yerine kompozit malzeme kullanılması durumunda etkinin % 55'e yakın oranda azaltılabileceği görülmüştür. Kullanılan fırın sıcaklığında, ürün kalitesini bozmadan yapılan azaltma ile fonksiyonel birim başına yıllık 633,6 kg CO2 eşdeğeri düşüş sağlanabilmektedir. Enerji girdisi yüksek olan kaynak prosesinin tüm süreçlerde en yüksek çevresel etkiyi yarattığı tespit edilmiş, diğer süreçler için de alternatif temiz üretim çalışmaları ile çevresel yükün azaltılması sağlanmıştır.
Yün-PET karışımlı ipliklerde lif tanım ve kompozisyonunun analitik metotlarla tespiti
İplik kompozisyonda bulunan lif tanımı TS 4739 standardı ve/veya analitik cihazlarla; karışımlarının miktarsal tayini ise TS 1700, TS 4785 ve TS EN ISO 1833 standartlarında belirtilen yöntemlerle yapılmaktadır. Bu yöntemlerin yüksek maliyetli ve uzun süreçli olması, uzman iş gücü gerektirmesi, laboratuvarlar arası tekrarlanabilirliğinin düşük olması ve kullanılan kimyasalların çevreye ve insan sağlığına olan zararlı etkileri nedeniyle yeni analiz yöntemleri geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında yün-polyester (PET) karışımlı iplik ve kumaş formundaki tekstil ürünlerinde lif tanınması ve lif kompozisyonlarının belirlenmesinde, mevcut klasik yöntemlere alternatif olacak çevre dostu, hızlı ve düşük maliyetli Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) bazlı analitik bir analiz yöntemi geliştirilmiştir. DSC çalışması için %3'lük polyester lifi artışlarıyla %0'dan %100'e kadar polyester içerecek şekilde yün-polyester karışımlı 35 adetten oluşan 1 set numune hazırlanmıştır. Çalışmanın doğruluğunu arttırmak için aynı oranlarda 2. bir numune seti hazırlanarak toplam numune sayısı 70'e yükseltilmiştir. Yapılan DSC analizlerinde her bir numune için yün su çıkışı ve PET erime entalpileri değişimleri incelenmiştir. Bu değişim miktarları ile yün ve polyester lif oranları arasında doğrusal bir ilişki bulunmuş ve bu ilişki formüle edilmiştir. Bu formüllerde farklı DSC'lerdeki yan etkilerin oluşturduğu belirsizliğin azaltılmasına yönelik olarak indiyum referans malzemesi erime entalpi düzeltmesi, kat sayı olarak kullanılmıştır. Bulunan formüllerin kontrolü için, yün-polyester oranı bilinmeyen 3 farklı numune DSC ile analiz edilerek yün su çıkış ve PET erime entalpileri tespit edilmiştir. Bu değerler oluşturulan formüllere girilerek lif oranları tayin edilmiştir. Aynı numuneler bağımsız akredite 3 farklı laboratuvara gönderilerek TS ISO EN 1833-4 metoduna göre lif oran analizi yaptırılmıştır. Yapılan istatistiksel değerlendirme ile laboratuvar sonuçları ve DSC metodu sonuçları karşılaştırılmış, sonuçlar arasında %95 güven aralığında PET oranı sonuçlarında %96 benzerlik, yün oranı sonuçlarında %100 benzerlik bulunmuştur. Böylece yeni geliştirilen metodun doğru, güvenilir ve kesin sonuç verdiği kanıtlanmıştır. Geliştirilen metodun daha fazla örnekle ve daha farklı karışımlarla çalışma yapılarak pamuk-PET, viskon-PET gibi diğer lif kompozisyon oranlarının belirlenmesinde de kullanılabileceği öngörüsü yapılmıştır. Diğer analitik cihazlar olan Fourier Transform Infrared (FT-IR) ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ile benzer bir çalışmanın yapılıp yapılamayacağını görmek için de analizler yapılmıştır. FT-IR cihazı için %10'luk artışlarla PET lifi içeren 11 adet; TGA cihazı için yaklaşık %20'lik artışlarla PET lifi içeren 5 adet yün-PET karışımlı numune hazırlanmıştır. Analizler sonucunda FT-IR spektrumlarının ATR ünitesi üzerine denk gelen lif yoğunluğuna göre değiştiği görülmüş, pikler incelenerek karışım içindeki liflerin varlığı veya yokluğu tespit edilebilmiştir. Ancak numune içindeki lif dağılımının homojen olmaması nedeniyle miktarsal analiz yapılamamıştır. TGA Termogramları incelendiğinde ise karışım içindeki lif oranı değiştikçe eğrideki eğim değişiminin doğrusal olmadığı görülmüştür. Eğimdeki değişikler ile kompozisyon içindeki lif oranları arasında bir regresyon bulunmadığı için TGA ile miktarsal analize yönelik çalışma yapılamamıştır. Hem FT-IR hem TGA analizlerinin lif kompozisyonunun miktarsal analizinde kullanımının uygun olmadığı görülmüştür. Sonuç olarak lif cinsi ve miktarı tayininde karmaşık ve uzun süren klasik yöntemleri kullanmaktansa DSC gibi daha hızlı, basit ve güvenilir analitik bir yöntem kullanmanın daha verimli olduğu gözlenmiştir. Ayrıca bu yöntem kullanılarak test tekrarlanabilirliğinin arttırılması hedeflenmiştir. Geliştirilen yöntemle test, 2 gün süren klasik yöntemin aksine, numunenin hazırlanması ve cihaza yüklenmesi, cihazın analiz süresi ile birlikte maksimum 1,5 saat sürmektedir. Böylece zaman ve iş gücü tasarrufu sağlanmış, ayrıca hiçbir kimyasal kullanılmadığından kimyasal sarfı, zararı veya bertaraf problemi ortadan kaldırılmıştır.
Kuaterner amonyum tuzu ve N-halamin esaslı metakrilamid polimerlerin sentezi ve dual antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Dünyanın hemen hemen her yerinde tehdit oluşturan enfeksiyon kaynaklı ölümcül hastalıkların önlenebilmesi için güçlü ve hızlı etki gösteren antibakteriyel malzemelere gereksinim duyulmaktadır. Bu alandaki malzemelerin geliştirilmesi amacıyla antibakteriyel polimerler üstün performans özellikleri sayesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı yapılarda olan antibakteriyel ajanların arasında N-halamin ve kuaterner amonyum bileşikleri en önemlileri ve en çok tercih edilenleridir. Kuaterner amonyum bileşikleri uzun ömürlü aktivasyon ve yüksek kimyasal stabilite göstermelerine rağmen bazı bakteri türlerine karşı güçlü aktivite gösteremeyip kullanım alanları sınırlanmaktadır. N-halamin bileşikleri ise çok çeşitli türe karşı güçlü ve hızlı etkinlik gösterme ve ekonomik olma gibi avantajlarının yanı sıra antibakteriyel etkinlikleri zamanla azalmaktadır. Bu çalışmada, her iki bileşiğin avantaj ve dezavantajları göz önünde bulundurularak, birlikte kullanımları ile daha güçlü ve hızlı antibakteriyel etki gösterebilen malzemelerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, N-[3(Dimetilamino)propil]metakrilamid (DMAPMA) monomeri polimerleştirilerek ve selülozik yüzeylere aşılanarak antibakteriyel malzemeler üretilmiştir. Sentezlenen polimerler ve modifiye edilmiş kumaşlar TGA, DSC ve FT-IR analizleri ile karakterize edilmiştir. Bu analizlerin sonuçları, polimer sentezinin ve kumaş modifikasyonun başarıyla gerçekleştiğini göstermektedir. Viskon kumaşlara uygulanan modifikasyon işlemlerinin kumaş mukavemetini olumsuz etkilemediği ancak kumaşın ısıl dayanımını klor ihtivası nedeniyle bir miktar düşürdüğü tespit edilmiştir. Yapılan tekrarlı klorlama ve ışık haslığı testleri neticesinde ise yüzeylerin tekrar klorlanabildiği fakat zamanla klor yükleme kapasitesinin düştüğü belirlenmiştir. Tekrarlı yıkama testleri sonucunda her ne kadar klorun yapıdan yıkama ile birlikte kolayca uzaklaştığı görülse de 30 yıkama sonrasında bile yaklaşık %90 oranında kaplamanın yüzeyde kaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca modifiye kumaşların ışık haslıkları incelendiğinde 30 gün sonunda kumaşların üzerindeki kloru kaybettiği görülmüştür. N-halamin fonksiyonelliği yıkama ve ışık etkisi ile kayıp ediliyor olsa bile kuaterner amonyum bileşiklerinin yüzeyde kalıcı olmasından dolayı antibakteriyel özellik korunmuştur. Polimerlerin ve modifiye viskon kumaşların Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilere karşı hedeflenen ölçüde bakteri inaktivasyonu sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, geliştirilen dual etkili polimerlerin ve kumaşların güçlü ve uzun süreli antibakteriyel foksiyonelliğin gerektiği alanlarda kullanılabilirliği ortaya konmuştur.
Antibakteriyel nefes alabilen membranların tasarımı ve üretimi
Bu çalışmanın amacı, antibakteriyel özellik gösteren ve nefes-alabilen hidrofilik membranların tasarlanarak üretilmesidir. Son yıllarda korunma amaçlı tekstiller ve medikal ürünlerde, mikroorganizma içeren sıvıların geçişini engelleyip kullanım konforu açısından su buharı geçişine izin veren membranların kullanımı oldukça artmıştır. Aynı zamanda bu membranların, yüzeylerinde tutacakları mikroorganizma içeren sıvılardan, ortama hava veya temas yoluyla patojenlerin geçişini önlemek için, antibakteriyel özellik göstermeleri de son derece önemlidir. Bu özellik antibakteriyel ajan olarak kullanılan Kuaterner Amonyum Tuzu (KAT) diolünün polimer ana zincirlerine bağlanması ile kalıcı olarak sağlanabilir. Nefes-alabilen membranlar genel olarak mikroporlu yapıda ya da mikroporsuz hidrofilik yapıda üretilmektedir. Mikroporlu membranlarda, sadece su buharı moleküllerinin geçebileceği büyüklükte gözenekler bulunurken, hidrofilik membranlarda ise su buharı molekülleri polimer zincirleri arasından, özellikle amorf bölgeler üzerinden, solüsyon difüzyonu yoluyla ilerlemektedir. Hidrofilik membranların en önemli özelliği su buharı molekülleri ile hidrojen köprüleri yapabilecek hidroksil, eter, amid, veya üretan grupları ihtiva eden polimer omurgalarına sahip olmalarıdır. Kullanılacak antibakteriyel ajanların, katıldıkları sistemin hidrojen köprüsü yapabilme kabiliyetini azaltmaması ve yapıdan sıvıların etkisi ile kolayca uzaklaşmaması gerekmektedir. Bu özelliklerin eldesi için polimer olarak poliüretanların, antibakteriyel ajan olarak ise KAT kullanımı uygun olmaktadır. Bu çalışmada farklı oranlarda KAT diolü ve izosiyanat içeren dokuz farklı poliüretan, çözelti polimerizasyonu yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen poliüretanlardan ~32 µm kalınlığında amorf membranlar üretilmiş, termal, mekanik, morfolojik özellikleri ile antibakteriyel etkinlikleri tespit edilmiştir. Termal ve morfolojik özelliklerde meydana gelen değişimlerin buhar geçirgenliğine etkisi belirlenmiştir. DSC ve DMA termogramlarından KAT miktarının artmasının camsı geçiş sıcaklığında kayda değer değişiklik yaratmadığı ancak, izosiyanat miktarının artmasının camsı geçiş sıcaklığında yaklaşık 5 oC'lik artışa neden olduğu tespit edilmiştir. Mekanik özellikler üzerine KAT'ın belirgin bir etkisi olmaz iken izosiyanat miktarının artması moleküler esnekliği azaltmış, dolayısı ile sertliği arttırmıştır. Buhar geçirgenliği yapıya ilave edilen katyonik KAT miktarının artmasıyla genel olarak artmış, izosiyanat miktarının artması ile azalmıştır. Son olarak membranların antibakteriyel etkinliği belirlenmiş, katkısız membranlar; Staphylococcus aureus ve Escherica coli bakteri türlerine karşı antibakteriyel etkinlik göstermezken, membran yapısında KAT miktarı arttıkça antibakteriyel etkinliğin arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca KAT eklenmiş membranların S. aureus'a karşı antibakteriyel etkinliğinin E. coli'ye oranla daha fazla olduğu tespit edilmiştir.
Synthesis of antibacterial polymers reducing biofilm formation and their application on hollow fiber membranes
Conventional water filtration systems become insufficient to fulfill the standards. Therefore, the demand to advanced filtration processes increases dramatically. Membrane processes are preferred the most, especially the ultrafiltration (UF) membranes. Among the cross-flow and static (dead-end) ultrafiltration methods, static filtration is advantageous by using less energy; however, relatively fast fouling compared to the cross-flow method is one of the main drawbacks of this system. One of the major reasons for fouling is the biofouling caused by the colonization of microorganisms on the surface of membranes. In general, to remove the formed biofilms on the membrane surfaces, chemical backwashings are periodically applied to membranes and these washings decrease the membranes mechanic performances. If the halogens (occur during the backwashing cycles) can be hold for a longer period of time on the surface of membranes, the use-life of membranes can be increased by reducing the number of harmful washing cycles. This assumption can be achieved by using halogen storing N-halamine compounds. In this regard, the prepared membranes will be reactivated in each washing-cycle and antibacterial surfaces will be provided without the necessity of various chemicals. In this study, in order to increase the biodegradability resistance of the ultrafiltration membranes used in water treatments, polymers having high chlorine loading capacity, good solubility in matrix systems, high chlorine stability and not leaching from the material by water were synthesized and added to matrix polymers being used in the production of flat sheet and hollow fiber membranes (HFM). A dry-jet-wet spin line and spinneret was designed and produced. HFMs were successfully manufactured in the established spinning system and packed in module form. The effects of antibacterial polymers on the membrane structures were determined by investigation of ternary phase diagrams, morphological and surface properties of flat sheet and HFMs. The permeability tests and SEM analyzes were used to obtain information about the porosity of the membranes and the improvement of the water flux and protein rejection values of the membranes according to the unmodified membranes. In addition, the produced flat-sheet membranes permeability values were compared with a commercial PVDF membrane and it was found that some of the produced membranes showed higher protein rejection performance than the commercial membrane. Likewise, the water flux of HFMs were very close to the commercial membranes. Finally, the speed and duration of the produced membranes biocidal performances were proven with different test methods.
Bir tekstil işletmesinde üretilen tekstil teleflerinin çevreci bir yaklaşımla geri kazanımı
Dünyada ve Türkiye'de önemli sanayi kollarından biri olan tekstil sektörü, enerji yoğun prosesleri ve oluşturduğu atıklar ile çevresel çalışmaların yoğunlaştırıldığı alanlardan biri haline gelmiştir. Tekstil üretiminin temel hammaddelerinden biri olan pamuk, tüm yaşam döngüsü boyunca önemli çevresel etkilere sahip doğal bir elyaftır. Bu çevresel etkilerin minimize edilmesinde en etkili yöntemlerden biri ise, geri kazanımdır. Pamuğun çevresel etkilerini azaltmanın yanında doğal esaslı ve değerli bir hammadde olması, maliyetler açısından da geri kazanım konusunda giderek daha da önemli bir elyaf haline gelmiştir. Bu çalışmada; bir işletmede %100 pamuk iplik üretimi gerçekleştirilen ring üretim prosesleri takibi yapılarak, prosesler boyunca oluşan telef bölgelerinden numuneler alınmıştır. Alınan numunelerin öncelikli olarak ön deneme çalışmaları ile karakteristik elyaf özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen veriler ışığında OE-Rotor ve ring iplik eğirme sistemlerinde üretim denemeleri gerçekleştirilmiş ve ipliklerin performans özellikleri incelenmiştir. Daha sonraki adımda ise; dokuma kumaş üretimleri gerçekleştirilerek, kumaşların performans özellikleri test edilmiştir. Ayrıca teleflerden geri dönüşüm iplik üretim prosesleri takip edilerek, telef geri kazanım metotlarının Yaşam döngü değerlendirmesi (YDD) analizi yapılmış ve çevresel etki değerlendirmeleri gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de tekstil atıkları uzun yıllardır geri kazanılmaktadır ve bu konuda önemli bir bilgi alt yapısı da mevcuttur. Ancak Türkiye'deki pamuk geri kazanım sektörünün en önemli sorunları ise, kalın ve düşük kalitede, katma değeri düşük iplik üretimi ve ürün çeşitliliğinin az olmasıdır. Dünyada son yıllarda telef/atık geri kazanımı yeni bir boyut kazanmış ve atıklardan yüksek katma değerli ürün eldesi önem kazanmıştır. Gerçekleştirilen bu çalışma, daha ince ve kaliteli iplik ve ürün üretimi için diğer araştırma ve geliştirme çalışmalarına ışık tutacaktır.
Gıda ile temas eden PET ambalajların migrasyon durumlarının araştırılması
Gıda güveniliğinde son derece önemli olan gıda ile temas eden madde ve malzemelerin güvenirliliğinin sağlanması, gıda kalitesi ve güvenliğine etkisinin belirlenmesi ve bu malzemelerden kaynaklanan sağlık risklerinin bilinmesi tüketici sağlığı için önemlidir. Ancak bu madde ve malzemelerin bileşimlerinde bulunan ve/veya üretiminde ilave edilen bazı maddelerden gıdalara geçiş olabilmekte ve insan sağlığını tehlikeye uğratabilecek boyutlara ulaşabilmektedir. Migrasyon olarak ifade edilen madde geçişinde, her malzeme gurubu için ulusal ve uluslararası olarak limitler belirlenmeye çalışılmaktadır. Plastik malzemeler sahip oldukları esneklik, dayanıklılık, hafiflik, kararlılık, geçirmezlik ve kolay sterilizasyon özelliklerinin yanı sıra az malzeme ile daha çok ambalaj üretilebilme ve şekil verme kolaylığı gibi birçok teknolojik avantajından dolayı diğer sanayilerde olduğu gibi gıda sanayiinde de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu malzemelerin üretiminde kullanılan katkı maddelerinin çok çeşitli olması ve geri dönüşüm prosesi ile tekrar kullanılabilmelerinden dolayı gıdaya istenmeyen bazı kalıntıların geçişine neden olabilmektedir. Türkiye'de Plastik Ambalaj Sektörü 2017 Yılı Raporu'na göre malzeme bazında ambalaj üretimi dağılımında Polietlen teraftalat (PET), hammadde bazında plastiklerin %23'ünü oluşturmaktadır. PET ambalajlar çok hafif, sert ve darbeye karşı dayanıklı olmasının yanında iyi bir gaz ve nem bariyeri özelliğine sahiptir ve özellikle meşrubatlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. En önemli avantajı tamamen geri dönüştürülebilir olmasıdır. PET üretmek için en yaygın proses teraftalik asit ve etilen glikolun; antimon (~%90), germanyum veya titanyum esaslı bir katalizör varlığında polikondensasyon reaksiyonudur. PET'in eritilmesi sırasında ortaya çıkan ve uçucu bir bozunma ürünü olan asetaldehit şişirilmiş ambalajın çeperine tutunabilir. Ambalaj malzemesindeki asetaldehit içine konulacak olan gıdaya geçerek bazı yiyecek ve içeceklerin tadında bozulmaya sebep olabilir. Yüksek kaynama noktası ve düşük erime noktası avantajından dolayı fitalat esterleri polimer endüstrisinde plastikleştirici, ısı aktarım sıvısı ve taşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Fitalat esterlerileri kimyasal olarak plastik matrise bağlanmadığından yağlara ve yağca zengin gıdalara üretim ve depolama sırasında kolaylıkla geçebilirler. Fitalat esterleri, endokrin bozucu ve toksik etkileri nedeniyle insan sağlığı için risk oluşturmaktadır. Avrupa Birliği ile uyumlu ulusal düzenlemelerde, bazı ftalat esterleri için migrasyon limitleri tanımlanmıştır. PET ambalajlarla ilgili Türk Gıda Kodeksi Gıda ile Temas Eden Madde ve Malzemeler (TGK GTEMM) Yönetmeliği'ne göre; sadece PET ambalaj atıklarının geri dönüştürülmesi sonucu gıda ile temas eden PET madde ve malzeme üretimine yasal olarak izin verilmiştir. Bu durum sanayiye katma değer sağlamakla birlikte geri dönüştürülmüş malzeme kullanımından kaynaklanan riskleri de beraberinde getirmektedir. Kullanımı her geçen gün artmakta olan PET gıda ambalajlarından kaynaklanabilecek riskin belirlenmesi amacıyla bu malzemelerden gıdaya geçme ihtimali olan kalıntıların incelenmesi önem arz etmektedir. Bu çalışma ile sulu, asitli, alkollü ve yağlı olmak üzere birçok sıvı gıdanın ambalajlanmasında piyasada kullanılan PET ambalajların, üretim ve geri dönüşümünden kaynaklanan risklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla piyasadan toplanan kullanılmamış PET ambalajlarda, spesifik migrasyon (metal, fitalat esterleri, asetaldehit) ve polimerik yapı tayini analizleri yapılarak, sonuçları değerlendirilmiştir.
İletken polimer ve grafen oksitle fonksiyonelleştirilmiş nanolif tabanlı piezoelektrik nanojeneratörler
Bu tez çalışması kapsamında, kendi enerjisini üreten sistemler ve sensör teknolojilerinde kullanılabilecek, indirgenmiş grafen oksit (rGO), polianilin (PANI) ve polianilin ile fonksiyonelleştirilmiş indirgenmiş grafen oksit (rPANIGO) içeren polivinildenflorür (PVDF) piezoelektrik nanojeneratörler geliştirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, iletken malzemeler, piezoelektrik nanolifli malzeme içerisine katkılandırılmıştır. İkinci bölümde ise, iletken malzemeler nanolifli malzeme üzerine püskürtme yoluyla kaplanmıştır. Üretilen bu malzemelerin öncelikle piezoelektrik performansları ölçülmüştür. Ayrıca, numuneler üzerinde Fourier Transfer-İnfrared Spektrofotometrik (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), mekanik test, temas açısı testi ve UV-görünür bölge (UV-VIS) spektrofotometrik analizler gerçekleştirilmiştir. Piezoelektrik nanojeneratörde, esnek elektrot elde edilebilmesi için; indirgenmiş grafen oksit, geliştirilmiş Hummers metodu ile grafitten yola çıkılarak ve laboratuvar koşullarında sentezlenmiş; yerinde polimerizasyon yöntemiyle, anilin polimerize edilerek polianilin üretilmiş ve aynı metot ile anilin, grafen oksit varlığında sentezlenip indirgenerek hibrit organik iletken malzeme üretilmiştir. Bu malzemeler ayrı ayrı etil alkol içerisinde dispers edilmiş ve dispersiyonun konsantrasyonu belirlenmiştir. Piezoelektrik katman olarak, elektroüretim cihazında, PVDF nanolifli yapı, üretilmiş, iletken malzemeler, belirlenen miktarlarda nanolif içerisine entegre edilmiş veya nanolif yüzeyine püskürtülmüşlerdir. Numunelerin kurutulmasının ardından ise elektrik alanda polarlanmışlar ve piezoelektrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Üretilen nanolifli yapılarda, FT-IR analizi yardımı ile β ve γ kristalin faz tayin edilmiştir. Toz haldeki PVDF'de β ve γ kristalin faz pikleri gözlenmezken elektroüretim aşamasında polimerin piezoelektrik β ve γ kristalin faza geçtiği tespit edilmiştir. Ayrıca kaplama veya katkılama işlemlerinin FT-IR spektrumlarını etkilediği, fakat aslında kristalin fazlar arası geçişte rol oynamadığı saptanmıştır. Ölçümler sonucunda, kaplamalı nanojeneratörlerin kaplama kalınlığı arttıkça, çıkış voltajının düştüğü, katkılı numunelerde ise katkı miktarı arttıkça çıkış voltajının yükseldiği saptanmıştır. Bunun yanı sıra, kaplama metodunun katkılama metoduna göre sinyal yoğunluğu bakımından yetersiz kaldığı belirlenmiştir. Fakat katkılama ve kaplama işlemlerinin her ikisinin de katkısız PVDF nanolif ile oluşturulan nanojeneratörden daha yüksek çıkış voltajı verdiği gözlenmiştir. Hibrit malzeme ile kaplı nanoliflerden oluşan nanojeneratör, 10,6 V çıkış voltajı üretmiştir. Bu değer, hem katkılı hem de diğer kaplamalı numunelerin ürettiği değerlerden yüksektir. Burada grafen ve polianilin arasında sinerjik bir etkinin oluştuğu görülmüştür. Tez çalışması kapsamında üretilen nanojeneratörler, ileride kendi enerjisini üreten sistemlerde, sensör teknolojilerinde ve atık enerji geri dönüşüm sistemlerinde kullanılabileceklerdir.
N-halamin katkılı polivinil klorür (PVC) micro / nano liflerinin geliştirilmesi ve antibakteriyel özelliğinin araştırılması
Dünya üzerinde hala milyonlarca insan hastane virüsü ve bulaşıcı hastalıklar nedeniyle hayatını kaybetmektedir. Patojenlerin sebep olduğu hastalıkların ve bunun sonucunda meydana gelen ölümlerin azalması için özellikle antibakteriyel malzemelerin kullanılması bir zorunluluk niteliğindedir. Son yıllardaki istatistiklere göre, olefin grubundan sonra en çok tüketilen plastik %16 pay ile polivinil klorürdür (PVC). PVC malzemelere olan talep gittikçe artmaktadır. Şu anda dünyadaki yıllık tüketimi yaklaşık 44 milyon ton olan PVC'nin 2019 yılındaki tüketiminin yıllık 48 milyon ton civarında olacağı ve bu tüketimin sadece 19 milyon tonluk kısmının Çin'de olacağı öngörülmektedir. Özellikle gıda paketlenmesi gibi antibakteriyel özelliğin beklendiği birçok alanda PVC malzemeler tercih edilmektedir. Diğer kullanım alanları ise, tıbbi cihazların kaplamaları, hastane mobilya yüzeyleri, yer ve duvar kaplamaları vb. Bu yüzden PVC' nin antibakteriyel özelliğini geliştirmek amacıyla birçok çalışma yapılmıştır. Yüksek kararlılığa sahip olması, toksik yapıda olmaması, cildi tahriş etmemesi ve rejenere edilebilir olması bakımından N-halamin antibateriyel ajanları tercih edilmiştir. N-halaminlerden de 3 tane uç guruba sahip TTDD N-halamini seçilmiştir. Gelecekteki önemli üretim yöntemlerinden biri olması beklenen elektroçekim lif elde etme yöntemiyle çalışılarak literatürdeki boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Bu tez çalışmasında öncelikle TTDD N-halamin sentezlenmiştir. Daha sonra %30 hipoklorit içeren sulu çözelti içerisinde 1 saat işleme tabi tutulmuş ve ardından kurutulmuştur. %15 PVC içeren DMF/THF çözeltisinin içerisine istenilen oranda TTDD ilave edilerek PVC'nin %1, %3 ve %5 miktarlarında olacak şekilde TTDD içeren çözeltiden elektroçekim ile lifler çekilmiştir. Daha sonra bu oranlardaki liflerin her biri pH 5, pH 7 , pH 12,40 değerlerinde %30 hipoklorit çözeltisi içerisinde 6 saat muamele edilerek pH'a göre yüzde klor oranları tespit edilmiştir. Sonrasında elde edilen verilere göre her bir ağırlıkça %1, 3, 5 TTDD oranı için, pH 5 ve pH7'de yüzde klor miktarı %10, %20, %40 ve uygulama süresi 1, 6, 12 saat olacak şekilde 54 adet klor konsantrasyonu ölçülmüştür. Tüm bu ölçümler sonrası en uygun orandaki hipoklorit çözelti miktarı ve uygulama süresi saptanmış, bu sonuçlar neticesinde tekrar klorlama yapılarak bunların gram pozitif ve gram negatif bakterilere karşı olan antibakteriyel testleri ASTM E2149 standardına göre gerçekleştirilmiştir. Elde edilen liflerin ısıl özellikleri hakkında bilgi edinmek için diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termal kütle analizör (TGA) cihazlarında ilgili termogramlar elde edilmiştir. Liflerin morfolojik özellikleri ve çaplarına ait sonuçlar taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiştir.
Güç tutuşur su bazlı poliüretan sentezi ve polyester kumaş kaplaması olarak incelenmesi
Her geçen gün yüksek performanslı, kolay uygulanabilir ve çevreci polimerik malzeme arayışı artmaktadır. Su bazlı poliüretanlar belirtilen özellikteki malzemelerin başında yer almaktadır. Yapıları gereği yanıcı olduklarından dolayı, güç tutuşur su bazlı poliüretan elde edilebilmesi; ana zincire kovalent bağ ile güç tutuşur bileşenlerinin katılması ya da fiziksel olarak karışım sağlanması ile mümkündür. Fiziksel olarak karışımda istenen güç tutuşurluk (FR) performansına ulaşılabilmesi için yüksek oranda FR katkısının kullanımı ve dispersiyon sorunları karşımıza çıkmaktadır. Çalışma kapsamında prepolimer ve aseton yöntemi birlikte kullanılarak ana zincire eklenen FR poliol ve polyester poliol yardımıyla su bazlı güç tutuşur poliüretanlar katkısız, %1, 5, 10, 100 FR poliol içeriği olmak üzere sentezlenmiştir. Sentezlenen poliüretanlar %100 polyester kumaşa yaklaşık 100 g/m2 kuru madde miktarı ile havada bıçak yöntemi kullanılarak kumaşın her iki yüzüne de kaplandıktan sonra; FT-IR, mekanik özellikleri, güç tutuşurluk testleri, termal davranışları, tuşe özellikleri, ışık haslığı, yüzey analizi ve aşınma özellikleri incelenerek karşılaştırılmıştır. Güç tutuşur testleri olarak ticari açıdan son kullanıcı firmaların perdelik kumaşlarda yoğunlukla talep ettiği BS EN ISO 15025, IMO (FTP code part 7), NF P 92 503 ve 504 testleri kaplamalı kumaşa uygulanmış, yapılan testlerde FR poliol içermeyen poliüretan kaplama tüm testlerden kalırken, güç tutuşur poliol içeren kaplamalar BS EN ISO 15025 ve IMO testlerinden geçmiştir. Yapılan testler arasında daha zor olan NF P 92 503 ve 504 testinin ilk aşaması olan 504'ten sadece %100 FR poliol içeren kaplama geçerken, tüm kaplamalar 503 ve 504 testlerinden kalmıştır. Sentezlenen poliüretanların film halinde termal davranışları incelendiğinde, FR poliol katkısı %10 içeren sentezden itibaren bozunmanın belirgin bir şekilde daha düşük sıcaklıkta başladığı ve kalan madde miktarının sentezdeki FR poliol miktarı arttıkça arttığı görülmüştür, bu da hızlı bozunmanın etkisi ile yüzeyde kül tabakası oluştuğunu ve bu tabakanın güç tutuşurluk testlerinde olumlu katkı sağladığını göstermiştir. Kaplanmış kumaşların yüzey analizleri SEM ile yapılmış ve yaklaşık 70 μm kalınlıkta homojen bir kaplamanın yapıldığı, 5000 devir abrasyon testi sonrasında bile kaplamanın aşınmadığı görülmüştür. Ayrıca EDS analizi ile FR poliolün fosfor ve brom tabanlı olduğu hakkında fikir sahibi olunmuştur. Kumaş mukavemetinden etkilenmemesi için film halinde yapılan mukavemet testlerinde %500'e kadar uzama değerinde %100 FR poliol içeren sentez dışındakilerde kopma gözlemlenmemiş ve FR poliol miktarı arttıkça gerilme azalırken benzer uzama özelliği görülmüştür, ancak %100 FR poliol içeren filmde %49,06'da kopma gözlemlenmiştir. Kaplamalı kumaşların tuşe değerleri Handle O-Meter cihazı ile sayısal olarak ölçülerek FR poliol oranı arttıkça atkı ve çözgü yönünde sertlik değerlerinin arttığı görülmüştür ve bu da mukavemet testleri ile örtüşerek polyester poliolün yapıya esneklik kattığını göstermektedir. Son olarak kaplamalı kumaşlar ışık haslığı testine tabi tutulmuş ve mavi yün skalaya göre (mavi yün skalaya göre en iyi değerlendirme 8) FR poliol katkısız ve %1 katkılı 7, diğerleri ise 6 olarak değerlendirilerek geçer not almıştır. Tüm test sonuçları göz önünde tutularak %1 FR poliol katkılı poliüretan kaplamanın optimum nitelikte olduğu belirlenmiştir. Bu tez çalışması kapsamında çevreci, güç tutuşur su bazlı poliüretan polyester kumaş kaplaması üretilmiş, güç tutuşur özelliği ana zincire aktif monomerin bağlanması ile çok düşük bir katkı oranında (%1) sağlanmış ve ticari açıdan testler ile değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Su bazlı, poliüretan, güç tutuşur, kaplama.
Yaygın kullanılan ticari antibakteriyel kimyasalların endüstriyel ölçekte kumaşlara uygulanması ve fonksiyonel/performans özelliklerinin değerlendirilmesi
Giysiler, geniş yüzey alanları ve nem tutma kabiliyetleri nedeniyle hemen her yerde bulunabilen bakteri ve mantarlar gibi mikroorganizmaların hızla büyümesine olanak sağlarlar. Nem, sıcaklık ve besin maddelerine bağlı olarak lekelenme, mukavemet kaybı, rahatsız edici koku gibi basit rahatsızlıklardan, fiziksel iritasyona, alerjik hassasiyete, toksik etkilere, enfeksiyon ve hastalığa kadar değişen ciddi sorunlara neden olabilecek mikroorganizmalarla sürekli temas halindedir. Bu nedenle tüketiciler mikroorganizmaların kişisel hijyen üzerindeki etkilerinin ve bunlara bağlı sağlık risklerinin farkına vardıkça, mikroorganizmaların tekstil materyali üzerindeki istenmeyen etkilerinin kontrolü de tekstil endüstrisinde önemli bir konu haline gelmektedir. Antimikrobiyal özellikteki tekstil yapılarının eldesinde, içeriğinde antimikrobiyal bileşen bulunan sentetik veya doğal liflerden elde edilen yüzeyler veya özel yardımcı kimyasallar kullanılarak bitim işleminden geçirilmiş yüzeyler kullanılmaktadır. Bitim işlemleri ile üretilen antimikrobiyal tekstiller lif üretim yöntemi ile elde edilenlere göre daha yaygın kullanılmaktadır. Bununla birlikte antimikrobiyal ürünlerin kullanımının artması çeşitli sağlık ve çevre kaygılarını da gündeme getirmeye başlamıştır. İstenen antibakteriyel etkiyi elde etmek için antibakteriyel maddeler gereksinime ve uygulamaya bağlı olarak tek tek veya bir arada kullanılabilmektedirler. Yaygın olarak kullanılan antimikrobiyal etken maddeler gümüş iyonları, triklosan, kuaterner amonyum tuzları, kitosan ve N-halamin bileşikleridir. Farklı yapıdaki antibakteriyel bileşiklerin haslıklar, yırtılma mukavemeti, kopma mukavemeti ve antibakteriyel etkilerini aynı kumaş üzerinde inceleyen çeşitli laboratuvar düzeyinde çalışmalar mevcuttur. Ancak, ticari antibakteriyel malzemelerin endüstriyel ölçekte uygulanarak performanslarını analiz eden çalışmalar bulunmamaktadır. Bu çalışmada, kuaterner amonyum bileşiği, gümüş, çinko ve triklosan etken maddelerine sahip antibakteriyel bitim kimyasallarının, farklı kompozisyondaki kumaşların performans/fonksiyonel özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında, %100 pamuk, %100 viskon ve %100 polyester dokuma baskılı kumaşlar işletme üretim koşullarında sırasıyla ön terbiye, baskı altı hazırlık, baskı, fikse, yıkama ve bitim işlemleri uygulanarak mamul ürün haline getirilmişlerdir. Bu aşamada bitim işlemi görmüş numunelerin birim alan kütleleri, yıkama ve kurutma sonrası boyut sabitliği, evsel yıkamaya, suya, asidik ve alkali tere karşı renk haslıkları, sulu özütteki pH tayinleri, kopma ve yırtılma mukavemetleri, ipliklerin kaymaya karşı dirençleri ile yüzey tüylenmeleri ve boncuklanma yatkınlıkları gibi fiziksel özellikleri analiz edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında bitim işlemi görmüş numunelere işletme koşullarında ürün teknik bilgi formunda belirtilen şartlar doğrultusunda emdirme yöntemi ile quaterner amonyum bileşiği, gümüş, triklosan, çinko etken maddeli antibakteriyel bitim işlemleri uygulanmıştır. Antibakteriyel bitim işlemi uygulanmış bu numunelere, çalışmanın birinci aşamasında belirtilen analizler tekrar uygulanmış, bunlara ilave olarak tutum ve görünümleri de görsel değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında antibakteriyel işlem gören %100 pamuk, %100 viskon, %100 polyester dokuma numuneleri ev tipi çamaşır makinasında 20 yıkama ve otoklavda sterilizasyon işlemi sonrası antibakteriyel performans özellikleri ayrı ayrı test edilerek ticari antibakteriyel ürünlerin elyaf tiplerine göre gösterdikleri performans, ev tipi yıkama ve otoklav dayanımları da endüstriyel skalada tayin edilmiştir. 20 yıkama sonrası E.Coli bakterisi ile yapılan testin antibakteriyel etkinlik sonuçlarında genel olarak bakterilerin üreme eğilimi göstermesi ve beklenen performansın gerçekleşmemesi sebebiyle çalışma tekrarlanmıştır. Tekrar yapılan çalışmada; aynı numunelerin ev tipi yıkama makinasındaki 20 yıkama ve kurutma işlemi yinelenmiştir. Bu işleme ilave olarak gümüş antibakteriyel etken maddeli kimyasal ile işlem görmüş numunelere endüstriyel tip laboratuvar yıkama makinasında (Wascator FOM 71 MP Lab) 20 yıkama işlemi uygulanmıştır. İki farklı yöntemle yıkama ve kurutma işlemine tabi tutulan numunelere ASTM E2149-01 metoduna göre E.Coli ve S.Aureus bakterileri ile antibakteriyel etkinlik testi uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, antibakteriyel bitim işlemi sonrası kumaşların fiziksel performans testlerinde anlamlı bir değişim olmadığı gibi olumsuz bir etkide de bulunmadığı görülmüştür. Kuaterner amonyum bileşiği, gümüş ve çinko etken maddeli ticari ürünlerin çalışmada kullanılan tüm elyaf tiplerine oldukça yüksek antibakteriyel etkinlik kazandırdığı gibi otoklav dayanımlarının da oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Bununla birlikte triklosan etken maddeli ticari ürünün tüm elyaf tiplerinde otoklav dayanımının olmadığı tespit edilmiştir. Çalışmada kullanılan tüm ticari ürünlerin pamuk, viskon ve polyester kumaşlarda ev tipi yapılan 20 yıkama sonrasında E.Coli bakterisine karşı antibakteriyel dayanımlarının kalmadığı, buna karşın S.Aureus bakterisi ile yapılan testlerde tüm ticari ürünlerin pamuklu kumaşta bakterileri öldürdüğü, polyester ve viskon kumaşlarda ise zayıf etkinlik gösterdiği görülmüştür. Yıkama tipine göre antibakteriyel etkinlikler karşılaştırıldığında; laboratuvar tip yıkama makinası olan Wascator'de yapılan 20 yıkama sonrası antibakteriyel etkinliğin E.Coli bakterisinde zayıf da olsa devam ettiği, S.Aureus bakterisinde ise tüm bakterileri öldürdüğü görülmüştür. Bu durum nihai kullanıcı olan tüketicilerin ev tipi yıkama makinası kullandığı göz önüne alındığında ev tipi yıkama makinasının daha gerçekçi sonuçlar gösterdiği görülmektedir.
Reaktif boyalı pamuklu kumaşlarda kullanılan fiksatör tipleri ve kompozisyonlarının renk haslığı üzerine etkisi
Bu çalışmanın amacı, fiksatör tipleri ve karışımlarının reaktif boyarmaddeler ile boyanmış pamuklu örme kumaşlara ait haslık değerleri üzerine etkisinin incelenmesidir. Tez çalışmasında bordo, siyah ve turkuaz olmak üzere 3 farklı renkte %100 pamuklu örme kumaşlar kullanılmıştır. Bu kumaşlar kısa ve uzun zincirli quaterner poliamonyum, poliamin, poliamid, poliüretan ve epiklorhidrin bazlı 6 adet fiksatör ile ard işleme tabi tutulmuştur. Uygulama işleminde fiksatörlerin kendileri ve karışım (%50+%50) halleri kullanılmıştır. Banyo konsatrasyonu 15 g/l, pH değeri 5- 5.5 ve kumaşın çözeltiyi alma oranını ise %85 olacak şekilde ayarlanmıştır. Emdirme yöntemi ardından işlem gören kumaşlar ramda 140 oC' de 2 dk fikse işlemine tabi tutulmuştur. Her bir renge ait ard işlemsiz ve işlemli kumaşlara, Yıkamaya Karşı Renk Haslığı (ISO 105 C06), Sürtmeye Karşı Renk Haslığı (ISO 105 X12) ve Evsel ve Ticari Yıkamaya Karşı Renk Haslığı (ISO 105 CO9), in-house (Rudolf Duraner) çapraz kirletme testleri uygulanmıştır. Sonuçlar hem göz ile subjektif olarak hem de spektrofotometre cihazı ile objektif olarak değerlendirilmiştir. Üç farklı renkteki işlemli kumaşlara ait yıkamaya karşı renk haslığı değerlerinin poliamin bazlı fiksatör ve karışımlarında oldukça geliştiği gözlenmiştir. Bordo kumaşa ait haslık değerinin hem karışımlarında hem de yalnız kullanılması halinde akma değerinin 2-3' den 4' e yükseldiği görülmüştür. Turkuaz ve siyah renkli kumaşlara ait ard işlem öncesi değerler yüksek kabul edilen değerler olduğundan fiksatör etkisi belirgin biçimde gözlenememiştir. Özellikle bordo ve siyah renkli kumaşlara ait sürtmeye karşı renk haslık değerleri, poliüretan bazlı fiksatör ve epiklorhidrin/poliüretan karışımında ciddi biçimde iyileşme göstermiştir. Bordo kumaşa ait yaş sürtme değeri 2' den 4' e yükselmiştir. Turkuaz kumaşa ait ard işlem öncesi haslık değeri yüksek olduğundan fiksatör etkisi izlenememiştir. Siyah kumaşa ait değerin ise 2-3' ten 4' e yükseldiği görülmüştür. Oksidatif ağartmaya karşı renk haslık değerlendirmesinde ise, tüm kumaşlara ait ard işlem öncesi haslık değerleri, 4-4/5 arasında değişmekte olup yüksek değerlerdir. Epiklorhidrin, poliamin ve poliamid, poliüretan ve birbirleri ile olan karışımlarının bu değerleri korudukları gözlenmiştir. Kısa ve uzun zincirli kuaternar amonyum bileşikleri ise haslık değerini ortalama 1,5-2 birim düşürmüştür. Çarpraz kirletmeye karşı renk haslık sonuçlarında, bordo, turkuaz ve siyah renkli kumaşlara ait ard işlem öncesi değerler sırasıyla 1-2, 2 ve 3' tür. Poliamin bazlı fiksatör ve karışımlarının renk haslık değerlerini 4- 4/5 arasında yükselttiği görülmüştür. Epiklorhidrin, poliamid ve poliüretan bazlı fiksatörlerin haslık sonuçları üzerinde herhangi bir iyileştirme davranımı gözlenmemiştir.
N-halamin esaslı klor depolayabilen kriyojellerin sentezi ve karakterizasyonu
Kriyojeller, matris boyunca heterojen şekilde dağıtılmış bir polimerik zincir ağı oluşturmak için, düşük sıcaklıklarda monomerik veya polimerik prekürsörlerin çapraz bağlanması, polimerizasyonu veya fiziksel dolanması veya jelleşmesi ile oluşur. Donmuş çözücü, çözüldükten sonra, gazların, sıvı ve mikron altı parçacıkların çok fazla zorlanmadan serbestçe hareket etmesine izin veren yüksek gözenekli ara bağlantıya sahip, yüksek derecede makro gözenekli bir yapı ortaya çıkar. Kriyojellerin en dikkat çekici özelliği sahip oldukları birbiri ile bağlantılı makro gözenekleri sayesinde absorpladıkları suyu bir kuvvet altında çok hızlı desorpsiyon etmeleridir. Bu sebepten biyoteknolojik ve biyomedikal alanlarda kullanımları oldukça yaygındır. Kullanım alanları gereği antibakteriyel özellik göstermeleri ise kriyojelleri daha efektif malzemeler haline getirebilmektedir. Bu amaca yönelik olarak bu çalışmada en etkili antibakteriyel biyositlerden olan N-halamin bileşikleri tercih edilmiştir. Yapılarında bulundurdukları azot-klor veya azot-brom bağları ile N-halamin bileşikleri halojen stabilizatörleri olarak da ifade edilmektedir. Bu bağ mikroorganizmalar ile temas sonucunda kırılır ve oksidatif klor veya brom atomu mikroorganizmanın hücre zarına transfer olur. Hücre zarındaki proteinlerin okside edilmesiyle çok kısa süre içinde mikroorganizma inaktivasyonu gerçekleşir. N-halaminler, yüksek stabilite, düşük toksisite ve yeniden şarj edilebilir gibi üstün özelliklere sahiptirler. Çalışma kapsamında, antibakteriyel potansiyele sahip klor depolayabilen kriyojeller N,N'-metilen bis akrilamid çapraz bağlayıcısı varlığında N-halamine prekürsörleri olan 2-akrilamido-2-metil-1-propan sülfonik asit sodyum tuzu, akrilamid ve N-[3-(Dimetilamino)propil] metakrilamid monomerlerinin kopolimerizasyonu ile elde edilmiştir. Sentezlenen kriyojeller seyreltik sodyum hipoklorit çözeltisi ile muamele edilerek klor yüklenmiştir. Aynı zamanda klorlama işlemi için klorlama süresi ve pH parametreleri optimize edilmiştir. Kriyojellerin su absorplama miktarına, absorpsiyon ve desorpsiyon hızına klor yüklemesinin etkisi incelenmiştir. Elde edilen kriyojel örneklerindeki fonksiyonel gruplar FT-IR ile tanımlanmıştır. N-Halamin yapının kararlılığı ısı ve UV ışığına oldukça duyarlı olduğundan kiyojellerin TGA analizi ile termal davranışı ve UV ışığına maruz bırakılarak klor tutma kabiliyetinin değişimi gözlemlenmişitir. Mekanik test cihazı ile şişmiş haldeki kriyojellerin mekanik özellikleri tespit edilmiştir. SEM görüntüleme tekniği ile kriyojellerdeki gözenek yapısında meydana gelen değişim ve EDS analizi ile yapıya klor atomunun bağlanma durumu ortaya konulmuştur. Sonuç olarak, oldukça hızlı ve yüksek oranda su absorplayabilen ve klor depolayabilen kriyojeller üretilmiştir. Geliştirilen küre formdaki kriyojeller özellikle biyomedikal ve biyoteknolojik endüstrisinin çeşitli alanlarında kullanılmak için büyük bir potansiyele sahiptir.
Grafen takviyeli polimer kompozit üretimi
Bu tez çalışması kapsamında, grafen oksit (GO) ve indirgenmiş grafen oksit (rGO) içeren polivinil alkol (PVA) nanokompozit filmler ve grafen içeren epoksi nanokompozitler üretilmiştir. Önce, grafen oksit, geliştirilmiş Hummers metodu ile üretilmiş ve ardından ağırlıkça %0,05, %0,1, %0,25, %0,5 ve %1 oranlarında ağırlıkça %5'lik PVA ile karıştırılarak GO/PVA çözeltisi elde edilmiştir. Ardından, elde edilen GO/PVA çözeltisi film haline getirilmiştir. rGO/PVA nanokompozitler ise, hazırlanmış olan GO/PVA çözeltisinin askorbik asit ile indirgenmesi ile elde edilmiştir. Grafen/epoksi nanokompozitleri de ağırlıkça %0,05, % 0,1, %0,25, %0,5 ve %1 oranlarında grafenin, epoksiye ilave edilip homojen bir dağılımın elde edilmesinin ardından, sertleştiricinin katılarak kürlenmesi ile elde edilmiştir. Üretilen bütün nanokompozit filmlerin özellikleri, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), mekanik test, taramalı elektron mikroskobu (SEM), UV-VIS-NIR spektrofotometre ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılarak incelenmiştir. Elektriksel özellikler açısından değerlendirildiğinde, %1 oranında GO ve rGO katkısı, PVA filmlerin hacimsel direncinde sırasıyla %36 ve %45'lik; yüzeysel direncinde ise %24,5 ve %34,9'lük azalmaya neden olmuştur. %1 oranında grafen katkısı ise, epoksi filmlerin hacimsel direnç değerinde %28,2 ve yüzeysel direncinde %9,7'lik bir azalmaya sebep olmuştur. Mekanik özellikler açısından, grafen/epoksi nanokompozitlerin maksimum gerilme değeri, %1'lik grafen katkısında, saf epoksiye göre %33,84 oranında artarak ~20 MPa olarak elde edilmiştir. Ortalama elastisite modülü değeri, %6,5'lik bir artışla, 1061 MPa'dan 1130 MPa' a çıkmıştır. GO ve rGO takviyeli PVA nanokompozitlerin maksimum gerilme değerleri, %1'lik grafen katkısında, saf PVA filme göre, sırasıyla %20 ve %38 oranında artarak ~59 MPa ve ~68 MPa olarak elde edilmiştir. Ortalama elastisite modülü değeri, sırasıyla %37'lik ve %65' lik bir artışla, 2561 MPa'dan 3515 MPa'a ve 4219 MPa' a çıkmıştır. Analiz ve testler sonucunda, GO ve rGO'in PVA ve grafenin epoksiye ilave edilmesi ile, nanokompozit filmlerin elektriksel iletkenliğinin, elastisite modülünün, maksimum gerilme değerlerinin, ışık absorpsiyonunun arttığı ve termal özelliklerinin iyileştiği gözlenmiştir.
Polilaktik asitin mekanik özelliklerinin modifiye edilmiş doğal kauçuk ile iyileştirilmesi
Günümüzde petrol bazlı polimerler mühendislik ve ileri uygulamalar başta olmak üzere pek çok alanda ve yine polimerik ürünlerin üretiminde sıklıkla kullanılmaktadır. Petrol kaynaklarında öngörülen ve sıkça altı çizilen azalma payı, fiyatlardaki dengesizlik ve rekabetçi küresel piyasada sentetik polimerlerin üretimi ve hammadde temini endişe duyulan bir gerçektir. Bir diğer problem ise petrol bazlı polimerlerin doğada bozunmayan atık maddeler olarak kalmaları nedeniyle oluşacak olan çevre kirliliği endişesidir. Son yıllarda özellikle ambalaj endüstrisinde en çok tercih edilen biyopolimer olan polilaktik asit (PLA), mekanik özellikerinin zayıf olması nedeniyle kısıtlı kullanım alanlarına sahiptir. Diğer alanlarda da kullanımını yaygınlaştırmak için biyomalzeme özelliğini koruyarak PLA'nın mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi önem kazanmıştır. Bu noktada bir diğer biyopolimer olan doğal kauçuk ile PLA harmanlarının hazırlanmasıyla daha iyi mekanik özelliklere sahip yeni bir biyomalzeme geliştirilmiş olunacaktır. Bu tez çalışmasında doğal kouçuk (DK) modifiye edilerek PLA ile homojen harmanların hazırlanması hedeflenmiş, böylece mekanik özelliklerinin artırılıması amaçlanmıştır. Homojen yapıda bir harman elde etmek için DK öncelikle epoksilenmiş, daha sonra epoksi grupları asetillenerek yapıya ester grupları kazandırılmış, bu şekilde de ester yapsındaki PLA ile uyumun sağlanması hedeflenmiştir. Yapılan FTIR ve 1H-NMR analizleri ile DK'nın başarılı bir şekilde yaklaşık %30 oranında epoksilendiği, asetilleme reaksiyonu neticesinde ise yapıya yaklaşık %10 oranında asetil gruplarının başarılı bir şekilde kazandırıldığı tespit edilmiştir. Sonrasında %25, 50 ve 75 oranında PLA içeren PLA/DK, PLA/EDK ve PLA/ADK harman filmleri hazırlanarak ısıl, morfolojik ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Harmanların ısıl geçişlerini belirlemek için yapılan DSC analizlerinde DK içeren harmanlarda Tg değerlerinin değişmediği, ancak EDK ve ADK içeren harmanlarda PLA miktarı azaldıkça Tg değerlernin arttığı anlaşılmıştır. Ayrıca harmanlar arasında eny üksek kristalinite değerinin %14,49 ile %25 ADK içeren harmanda olduğu hesaplanmıştır. Harmanlara ait OM ve SEM görüntüleri incelendiğinde PLA/DK harmanlarının heterojen bir yapıya sahipken, PLA/EDK harmanlarında homojen bir yapıya sahip oldukları gözlemlenmiştir. PLA/ADK harmanlarında ise dairesel bölgelerin matris içinde düzenli dağılımıyla meydana gelen heterojen bir yapı oluştuğu, %25 ve 50 ADK oranında PLA'nın matris olarak bulunduğu %75 ADK içerğinde ise PLA'nın dağılan faz konumna geçtiği tespit edilmiştir. Harmanlara uyuglanan mekanik testlerden EDK'nın kopma anındaki uzama ve gerilim değerlerinin DK ve ADK'ya göre daha fazla olduğu görüldü. Ancak ADK harmanlarının daha yüksek akma mukavemeti ve kopma dayanımına sahip oldukları anlaşılmıştır. Ayrıca PLA/DK blendlerinin çekme testleri sırasında heterojen bölgelerin birbirlerinden eş zamanlı olarak ayrılmasından kaynaklanan gerilim-gerinim eğrilerinde dalgalanmalar olduğu gözlemlendi. %25ADK içeren harmanının 7,5 N/mm2, 11 N/mm2 ve %205 değerleri ile sırasıyla en yüksek akma dayanımı, kopma dayanımı ve kopma uzaması değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir.
Polimer kompozit esaslı Li-ion batarya paketlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılması
Günümüzde elektrikli otomobillerin öneminin artmasıyla birlikte, otomobil firmalarının elektrikli araçlar üzerinde yaptıkları çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Bu doğrultuda batarya kapasitelerinin arttırılması ve araçların hafifletilmesi ile ilgili çalışmalar üzerine yoğunlaşılmıştır. Gelecekte elektrikli otomobillerin geleneksel yakıt motorlu araçların yerine geçmesi için bu engel aşılmalıdır. Bu yönde yapılan çalışmalardan biri de toplam araç ağırlığının azaltılmasıdır. Araç ne kadar hafif olursa elektrik motorunun harcayacağı enerji azalacak ve bataryalardaki enerji daha uzun zamanda tükenecektir. Bu çalışmanın amacı yüksek termal iletkenliğe sahip bor nitrür (BN) ve alüminyum nitrür (AlN) katkılı poliamid 6 (PA6) polimer kompozitin geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılmasıdır. Polimer kompozit esaslı Li-ion batarya paketi, geleneksel alüminyum batarya paketlerine göre ağırlık açısından büyük avantaj sağlaması öngörülmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda AlN ve BN katkıları kullanılarak PA6/AlN/BN hibrit polimer kompozitler üretilmiştir. Ekstrüzyon yöntemi ile filament olarak üretilen kompozitler sonraki aşamada granül üretim hattında granül haline getirilmiştir. Son aşamada ise elde edilen granüller, basınçlı kalıplama yöntemi ile 4 mm ve 0,5 mm kalınlıklarında plakalar halinde şekillendirilmiştir. Tez kapsamında katkıların polimer içerisindeki dağılımı incelenmiştir, ısıl iletkenlik, elektriksel iletkenlik ve mekanik özellikleri karakterize edilmiştir ve bu özellikler arasındaki bağlantılar belirlenmiştir. PA6'nın mekanik özelliklerinin katkı ile birlikte düştüğü gözlemlenmiştir.Yapıya katkı eklendiğinde çekme dayanımı ve kopma uzaması değerlerinde hızlı bir düşüş gözlemlenmiştir. Katkı oranı arttıkça kopma uzaması değeri düşmektedir. Katkılar ile birlikte PA6'nın elektriksel iletkenlik değerinde az oranda artış bulunmaktadır. En yüksek elektriksel iletkenlik değeri hacimce %50 katkılı kompozit için elde edilmiştir. PA6/AlN/BN hibrit katkılar ile PA6'nın termal iletkenlik değerinde beş kata yakın bir artış sağlanmıştır. En yüksek termal iletkenlik değeri 1,040 W/m.K ile hacimsel olarak %50 AlN/BN katkısı içeren kompozitte elde edilmiştir. PA6 matris içerisinde AlN/BN katkılarının homojen dağılımı elde edilmiştir. Yapı içerisinde katkıların topaklanması gözlemlenmemiştir. PA6/AlN/BN hibrit polimer kompozitlerin FTIR analizi sonuçlarına göre PA6, AlN ve BN yapıları açıkça gözlemlenmektedir. DSC analiz sonuçlarına göre, PA6/AlN/BN polimer kompozitlerin erime ve camsı geçiş sıcaklıklarının BN ve AlN katkılarının varlığından etkilenmedikleri görülmektedir.
Kaplamalı tekstil yüzeylerinin güç tutuşurluk özelliklerinin buğday kapçığı kullanılarak geliştirilmesi
Yangın sebebiyle ölümler ve yaralanmalar, geçmişten günümüze kadar tüm dünyada sorun olmuştur. Hem ölüm ve yaralanmaları hem de maddi kayıpları azaltmak için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bunlar : Yangını başlamadan önlemek, başlayan yangının büyümesini engellemek ve kolay söndürülebilmesini sağlamak şeklinde özetlenebilir. Günlük yaşantıda evlerde kullanılan tekstil materyallerinin de içinde bulunduğu doğal ya da sentetik polimerik materyaller , yüksek oranda yanıcılığa sahip olabilmektedirler. Bu sebeple de çıkan yangınların büyümesinde ve söndürülmesinin güçleşmesinde önemli rol oynamaktadırlar. Hem doğal hem de sentetik tekstil materyallerinin yangın üzerindeki etkileri , araştırmacıları bu materyalleri alev almaz ya da güç tutuşur hale getirmek üzere çalışmaya itmiştir. Bu amaçla tekstil endüstrisinde bir çok kimyasal madde kullanılmaktadır. Zaman içerisinde , bu amaçla kullanılan kimyasalların toksik ve çevreye zararlı özelliklerinin ortaya çıkması , araştırmacıları daha çevreci , insan sağlığına zarar vermeyecen ve yenilenebilir alev geciktirici ürünler geliştirmeye itmiştir. Bu çalışmada doğal bir malzeme olan ve buğday (Tricitum Aestivum) üretimi sırasında atık madde olarak ortaya çıkan buğday kapçığının , ilk defa bir tekstil yüzeyine aplikasyonu gerçekleştirilmiştir. Güç tutuşur polyester iplikle dokunmuş bir kumaşa farklı boyutlarda ve miktarlarda öğütülmüş buğday kapçığı içeren akrilat ve poliüretan bazlı ticari kaplama binderleri , bıçaklı kaplama metodu kullanılarak laboratuvarda uygulanmıştır. Elde edilen kaplamalı kumaşlar , ev tekstiline yönelik güç tutuşurluk standartları olan NFP 92 504, NFP 92 503 , IMO FTP Code Part 7 ve ISO 15025 test standartlarına uygun olarak test edilmiş ve sonuçlar kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, M1 standardizasyonuna göre buğday kapçığı katkısının akrilat ve poliüretan kaplamalı kumaşa belirli seviyede güç tutuşurluk özelliği kazandırdığı ancak farklı yanma metotlarına göre güç tutuşurluk özelliğinin sağlanmadığı, ancak malzemenin yanma davranışını değiştirdiği ve alev ilerleme hızının düşerek alevin numune eni yönünde yayılmasının engellendiği tespit edilmiştir. Nanogümüş tel ve grafen katkısının kapçığın güç tutuşurluk özelliğini artırdığı görülmüştür. Buğday kapçığının güç tutuşurluk özelliği sağlamasına rağmen kendi kendine sönme ve yanmaya direnç özelliği kazandırmadığı görülmüştür.Tüm denemelerde kumaş tutuştuktan sonra yanmanın sürdüğü görülmüştür. Her ne kadar yanmaya engel olmasa da kumaşın yanma davranışını değiştirdiği; alevli damlama ile eriyerek yanmanın engellendiği görülmüştür.