Elektrospinleme yöntemi ile poliakrilik asit/polietilenimin (PAA/PEI) nanoliflerin hazırlanması ve çeşitli termal, spektroskopik ve mikroskopik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of polyacrylic acid/polyethyleneimine (PAA/PEI) nanofibers by electrospinning technique and investigation of their various thermal, spectroscopic, and microscopic properties
Yazar: GÖKHAN KARAHAN
Danışman: PROF. DR. FARUK GÖKMEŞE ; PROF. DR. İBRAHİM USLU
Hitit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, elektroeğirme yöntemi kullanılarak polivinil alkol (PVA), polivinil alkol-poliakrilik asit (PVA/PAA) ve polivinil alkol-poliakrilik asit-polietilenimin (PVA/PAA/PEI) nanofiberleri üretilmiş ve bunların spektroskopik, termal ve mikroskopik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir.
Başlangıçta PVA polimerinin sudaki çözeltisi derişimi %10 olacak şekilde hazırlanmıştır. Daha sonra bu çözelti kullanılarak ve derişimi PVA'nın %10'u olacak şekilde, PAA ilavesi ile ikinci polimer çözeltimiz PVA/PAA karışımı olarak hazırlanmıştır. Üçüncü polimer çözeltisi ise, derişim oranı 10:1 şeklindeki PVA/PAA polimer çözeltisi içerisine PVA'nın %10'una karşılık gelen miktarda PEI ilave edilerek hazırlanmış PVA/PAA/PEI karışımıdır.
Hazırlanan çözeltiler elektroeğirme düzeneğinde nanofiber halinde üretilmiştir. En iyi nanofiber üretimi için değişkenlerin optimum değerleri tespit edilmiştir. Buna göre üretim sıcaklığı olarak oda sıcaklığı, uygulanan gerilim değeri 20 kV, şırınga-toplayıcı arasındaki mesafe 12 cm ve polimer akış hızı olarak 1 mL/saat değerleri en uygun değerler olarak belirlenmiştir.
Üretilen PVA, PVA/PAA ve PVA/PAA/PEI nanofiberlerinin yapısal karakterizasyonu Fourier-Transform İnfrared (FT-IR) Spektroskopisi ile termal karakterizasyonu Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ile, yüzey karakterizasyonu ise Taramalı Elektron Mikroskobuyla (SEM) yapılmış ve her üç nanofiber örneği birbirleri ile karşılaştırılmıştır.
PVA polimer çözeltisine PAA ve PEI eklenmesi ile üretimi gerçekleştirilen nanofiberlerin karakterizasyon çalışmaları incelendiğinde, PAA ve PEI ilavesinin çapraz bağlanmaları artırdığı, bununla birlikte termal kararlılıkta ve fiber çaplarında da artışa neden olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, nanofibers of polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl alcohol-polyacrylic acid (PVA/PAA) and polyvinyl alcohol-polyacrylic acid-polyethyleneimine (PVA/PAA/PEI) were produced by electrospinning method and their spectroscopic, thermal and microscopic characterization were carried out.
At the beginning, the solution of PVA polymer in water, whose concentration was 10%, was prepared. The second polymer solution was then prepared as a PVA/PAA mixture using this solution and with PAA addition as a concentration of 10% of PVA. The third polymer solution was a mixture of PVA/PAA/PEI prepared by adding PEI in an amount corresponding to 10% of the PVA in the PVA/PAA polymer solution. 
Prepared solutions were transformed to nanofibers forms by electrospinning system. The optimal values of the variables for the best nanofiber production have been determined. Accordingly, as optimum values the production temperature, the applied voltage, the distance between the syringe-collector and the flow rate of the polymer were determined as the room temperature, 20 kV, 12 cm and 1 mL/h, respectively.
Structural characterizations of PVA, PVA/PAA and PVA/PAA/PEI nanofibers were executed by Fourier-Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermal Gravimetric Analysis (TGA) were used for thermal characterization and the surfaces were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM). The results for tree different nanofibers were compared each other.
When the characterization studies of the nanofibers produced by adding PAA and PEI to the PVA polymer solution were examined, it was concluded that the addition of PAA and PEI increased cross-linking, resulting in an increase in thermal stability and fiber diameters.