Nano TiO2 içerikli kolajen bazlı filmlerin bariyer ve mekanik özellikleri üzerine araştırmalar
Researches on the barrier and mechanical properties of collagen based films containing nano-TiO2
Yazar: AYŞE ERCİYES
Danışman: DOÇ. DR. BUĞRA OCAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Deri Mühendisliği = Leather Engineering

Özet:
Yenilenebilir kaynaklardan doğal makromoleküler bir protein olan kolajen, birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyolojik olarak parçalanabilir filmlerin üretimi ve potansiyel olarak ambalaj üretiminde kullanımları, film üretiminde kullanılan polimerlerin bulunabilirlikleri, geniş ve zengin kaynaklardan elde edilebilmesi, kompostlanabilirlikleri, çevre dostu olmaları ve sürdürülebilirlikleri nedeniyle geleneksel paketleme polimerlerine alternatif olarak her geçen gün artan faha fazla ilgi kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, 0, 0,5, 1,0 ve % 2,0 oranında nano-TiO2 içeren kollajen hidrolizat (KH) içeren filmler döküm yöntemi ile hazırlanmış ve bunların fizikokimyasal özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, KH filmlerinin kalınlığının, nano-TiO2 konsantrasyonundaki artışla birlikte anlamlı düzeyde arttığını (p ≤ 0.05) tespit edilmiştir. Artan TiO2 içeriği, KH filmlerinin kopma mukavemetini 10.45'den 12.66 MPa'ya arttırdığı saptanmıştır. Bunun ile birlikte, nano-TiO2'nin metalik özelliği, KH filmlerinin opaklığını arttırırken, UV ışığına karşı düşük konsantrasyonda filmlerin bariyer özelliklerini önemli ölçüde geliştirdiği belirlenmiştir.
KH matrisi ve TiO2 nanoparçacıkları arasındaki arayüzey etkileşimleri, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrumları (FTIR) ve X-ışını kırınımı (XRD) verileri ile saptanmıştır. TiO2 nanoparçacıklarının KH matriksine düzgün şekilde dağıldığı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, çevresel olarak parçalanabilir filmlerin üretimi için, KH'nın yeniden kullanımının, mümkün ve umut verici olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Collagen, a natural macromolecular protein from renewable resources, is widely used in many industrial applications. The manufacture and potential application of biodegradable films for packaging has gained increased interest as alternatives to conventional packaging polymers due to the sustainable nature associated with their availability, broad and abundant source range, compostability and environmentally-friendly. In this thesis study, films based on collagen hydrolysate (CH) containing nano-TiO2 at 0, 0,5, 1,0 and 2,0 % were prepared by casting method and their pyscochemical properties were examined. The results showed that the thickness of CH films increased significantly (p ≤ 0.05) with the increase in nano-TiO2 concentration. The addition of TiO2 increased the tensile strength of CH films increased from 10.45 to 12.66 MPa upon increasing nano-TiO2 content. In addition, the metallic nature of nano-TiO2 considerably improved the barrier properties of the CH films against UV light at low concentration, while it increased their opacity.
The data of Fourier transform infrared spectra (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) indicate that the interfacial interaction between the CH matrix and TiO2 nanoparticles. The result of scanning electron microscopy (SEM) shows a uniform distribution of TiO2 nanoparticles into the CH matrix. In conclusion, the reutilization of CH for the production of environmental degradable films appears feasible and promising.