Yenilebilir biyokompozit filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of renewable biocomposite films
Yazar: FADİM SÖYLEMEZ GÜNBATTI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜLKÜ SOYDAL
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Yapılan çalışmada, Tamamen yenilenebilir ve biyolojik olarak parçalanabilen kompozit filmler üretmek için; polimerik matris olarak biyobazlı akrilatlanmış epoksitlenmiş soya yağı (AESO) ve iki farklı takviye malzemesi kullanılmıştır. Öncelikle antibakteriyel özelliği kanıtlanmış güçlü bir esansiyel yağ olan kekik yağı (KY) ağırlıkça farklı oranlarda (%0, %1, %2, %3, %4, %5) ilave edilerek mekanik test sonucuna göre uygun oran belirlenmiştir. Bu oran sabit tutularak çalışmanın ikinci aşamasında ağırlıkça farklı kütle oranlarında nanokil (NK) (%1, %2, %3, %4, %5) ilavesi ile nanobiyokompozit filmler elde edilmiştir. Elde edilen film malzemelerin antibakteriyel aktivite testleri, pH, şişme-çözünürlük-su içeriği ve termal özellikleri termogravimetrik analizce (TGA) dolgu maddesi oranının etkisi incelenmiştir. Ayrıca üretilen filmlerdeki fonksiyonel grupların olası etkileşimlerini belirlemek amacıyla FT-IR spektrumları kullanılarak karakterize edilmiştir. Yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskopu SEM ile aydınlatılmış, biyobozunma davranışları biyobozunurluk testi ile, alev dayanıklılığı ise yanma testi ile belirlenmiştir.
Elde edilen AESO/KY polimer filmlerin ve AESO/KY/NK nanobiyokompozit filmlerin şişme oranı %0.2433 ile 2.1500 arasındadır. AESO'nun suda çözünürlük oranı kütlece %0,1103'tür. Bu oran NK'nin %5 oranı ile %0.3100'e ulaşmıştır. Filmlerinin su içeriği %0.660-0.8917 aralığında değer almıştır. Hazırlanan tüm filmlerin, pH'ı 72 saat sonunda 7.23-7.29 aralığındadır ve bu değerler cilt pH'ı ile uyumludur. AESO'nun su buharı geçirgenliği ortalama 1.382x10-07g.m/(m2*Pa*s) olarak ölçülmüştür. KY ve NK ilavesi ile bu değer en az 5.025x10-10g.m/(m2*Pa*s)'ne düşmüştür. Filmlerinin çekme dayanımı ortalama 0,797 ile 2,63 MPa ve çekme uzaması ise %8.15 ile 30.691 arasında değerler almıştır.

Abstract:
In the study, To produce fully renewable and biodegradable composite films; Biobased acrylate epoxidized soybean oil (AESO) and two different reinforcement materials were used as a polymeric matrix. First of all, thyme oil (KY), a strong essential oil with proven antibacterial properties, was added at different rates (0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%) by weight, and the appropriate ratio was determined according to the mechanical test result. By keeping this ratio constant, nanobiocomposite films were obtained by adding nano clay (NK) (1%, 2%, 3%, 4%, 5%) in different mass ratios by weight in the second stage of the study. The antibacterial activity tests, pH, swelling-solubility-water content, and thermal properties of the obtained film materials were investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and the effect of filler ratio. In addition, the produced films were characterized using FT-IR spectra to determine possible interactions of functional groups. Surface morphologies were illuminated by scanning electron microscope SEM, biodegradation behaviors were determined by biodegradability test, and flame resistance was determined by combustion test.
The swelling ratio of the obtained AESO/KY polymer films and AESO/KY/NK nanobiocomposite films is between 0.2433% and 2.1500%. The water solubility rate of AESO is 0.1103% by mass. This rate reached 0.3100% with 5% of NK. The water content of the films was in the range of 0.660-0.8917%. The pH of all films prepared is between 7.23-7.29 after 72 hours and these values are compatible with skin pH. The water vapor permeability of AESO was measured as 1.382x10-07g.m/(m2*Pa*s) on average. With the addition of KY and NK, this value decreased to at least 5.025x10-10g.m/(m2*Pa*s). The tensile strength of the films was between 0.797 and 2.63 MPa and the tensile elongation was between 8.15% and 30.691.