Biyolojik ve sentetik hidroksiapatit (HA) takviyeli polilaktik asit (PLA) ve polipropilen (PP) polimer kompozitinin hazırlanışı, karakterizasyonu ve vücuda uyumluluklarının incelenmesi
Preparation, characterization and body compatibilty of biological and synthetic hydroxyapatite reinforced polylactic acid (PLA) and polypropylene (PP) biocomposite
Yazar: İSMAİL HAKKI KENET
Danışman: PROF. DR. MÜNİR TAŞDEMİR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
BİYOLOJİK VE SENTETİK HİDROKSİAPATİT(HA) TAKVİYELİ POLİLAKTİK ASİT(PLA) VE POLİPROPİLEN(PP) POLİMER KOMPOZİTİNİN HAZIRLANIŞI, KARAKTERİZASYONU VE VÜCUDA UYUMLULUKLARININ İNCELENMESİ
Polimer hammaddeleri çeşitli yöntemlerle şekillendirilirken oluşan ürünün özelliklerini iyileştirmek ve maliyetini düşürmek amacıyla üretim öncesinde hammaddeye çeşitli dolgu ve katkı malzemeleri ilave edilmektedir. Bu çalışmada; sentetik hidroksiapatitin polipropilen ve polilaktik asit polimerleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Uyumlaştırıcı olarak maleik andhidrit aşılanmış polipropilen kullanılmıştır ve %1, %5, %10, %15 oranlarında katılmıştır. Sentetik hidroksiapatit ve katkı maddesinin farklı konsantrasyonları ile elde edilen polimer kompozitlerinin tribolojik, mekanik ve termal özellikleri incelenmiştir. Polimer karışımı; tek vidalı ekstrüderde eriyik karıştırma metoduyla hazırlanıp ardından granül haline getirilmiştir. Daha sonra elde edilen granüllerden enjeksiyon makinesinde standartlara uygun ölçü ve şekillerde deney numuneleri basılmıştır. Hazırlanan numunelerle çekme, darbe, sertlik, erime akış indisi (MFI), ısıl çarpılma sıcaklığı (HDT), vicat yumuşama sıcaklığı, aşınma, sürtünme, su emme, yoğunluk deneyleri yapılmıştır ve takviye edilen hidroksiapatitin polipropilenin özelliklerini değiştirdiği gözlemlenmiştir. Bu testlerin yanı sıra taramalı elektron mikroskobu SEM (scanning electron microscope) görüntüleri alınarak hidroksiapatitin kompozitin mikroyapısındaki dağılımı incelenmiştir. Çalışmamızın ilk bölümünde malzemeler, kompozit malzemeler ve polimer matrisli kompozitler hakkında bilgi verilmiştir ve çalışma konumuzla ilgili yapılan literatür çalışmaları bu bölümde yer almıştır. İkinci bölümde; kullanılan makineler, deney cihazları ve kullanılan malzemeler tanıtılarak numunelerin elde ediliş yöntemi anlatılmıştır. Ayrıca yapılan deneyler hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde; deneylerde elde edilen sonuçlar ve grafikler verilmiştir. Bu sonuçların yorumlanması ve yorumlara ait öneriler ise son bölümde verilmiştir.

Abstract:
Preparation, characterization and body compatibilty of biological and synthetic hydroxyapatite reinforced polylactic acid (PLA) and polypropylene (PP) biocomposite
There has recently been much interest in developing new materials for use in replacing and repairing natural bone. Bone is a composite material with high modulus filler, hydroxyapatite, in a collagen matrix. Powder hydroxyapatite (HA) reinforced polymer composite has been developed since early 1980s as an analogue material for bone replacement. Hydroxyapatite reinforced polymer composites offer a robust system to engineer synthetic bone substitutes with tailored mechanical, biological, and surgical functions. The basic design rationale has been to reinforce a tough, compatible polymer matrix with a HA filler. In this investigation, composites of polypropylene and hydroxyapatite were prepared. The effects of hydroxyapatite ratio on the mechanical, thermal and morphological properties of the polymer composites are presented. Biological and synthetic hydroxyapatite, in three different concentrations (10, 20 and 30 wt %), was added to PP to produce composites. The mechanical properties, including the elastic modulus, yields strengths, tensile strengths, strain at tensile strength, Izod impact resistance, hardness, density and the thermal properties, such as the Vicat softening point, heat deflection temperature and melt-flow index, of the composites were investigated. The tensile test results showed that HA ratio were effective for the elastic modulus, tensile strength, and the strain at tensile strength. A considerable increase in the elastic modulus was found with a 30% HA concentration. The maximum hardness was obtained with 30% biological hydroxyapatite. The increased HA content caused the HDT and Vicat values to increased, whereas the melt-flow index and Izod impact strength showed a decreased as the HA content increased. The structure of the composites were investigated by scanning electron microscopy and compared to mechanical and thermal properties as a function of HA content.