Silan modifiyeli grafen oksit katkılı nanokompozit fiberlerin gıda ambalaj malzemesi olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the usability of silane modified graphene oxide doped nanocomposite fibers as food packaging material
Yazar: DENİZ KÖROĞLU
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞÜKRAN MELDA ESKİTOROS TOĞAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Tez çalışmasının amacı, iki farklı silan ajanı ile modifiye edilmiş grafen oksit (GO) katkılı polikaprolakton (PCL)/polivinilpirolidon (PVP) polimerik nanokompozit fiberlerinin elektrospinleme yöntemi ile üretilmesi ve yeni nesil gıda ambalaj malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, ilk olarak grafitten Modifiye Hummer Metodu ile GO sentezlenmiştir. İkinci aşamada, grafen oksitin polimer matris içerisinde homojen dağılmasını ve ara yüzey yapışmasını arttırarak daha gelişmiş yüzey özelliklerine sahip olması amacıyla sentezlenen GO, 3-aminopropiltrietoksisilan (APTES) ve 3-glisidoksipropiltrimetoksi (GPTMS) silan ajanları ile modifiye edilmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında ise daha iyi mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip polimerik nanokompozit fiberlerin elde edilmesi amacıyla farklı oranlarda modifiyesiz ve modifiyeli GO katkılı PCL/PVP polimerik nanokompozit fiberleri elektrospinleme yöntemi ile üretilmiştir. Sentezlenen ve modifiye edilen grafen oksitlerin karakterizasyonu X-ışını difraktometresi (XRD) ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ile gerçekleştirilmiştir. Polimerik nanokompozit fiberlerin morfolojik yapıları SEM ve AFM, fonksiyonel grupları ve ara yüzey etkileşimleri FT-IR ve XRD, fiziksel özellikleri temas açı analizi, su absorplama oranı testi, mekanik test ve biyolojik özellikleri ise antimikrobiyal test ile incelenmiştir. Üretilen polimerik nanokompozit fiberlerin gıda ambalaj malzemesi olarak kullanılabilirliği ise meyve kaplama testi ile görsel olarak incelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, 25. günün sonunda, iki farklı silan ajanı ile modifiye edilmiş GO katkılı polimerik nanokompozit fiberlerden %0,5 oranında APTES ile modifiye edilmiş olan GO katkılı fiber ile kaplanan çileklerin, ilk haline ve diğer fiberler ile kaplanmış çileklere göre görsel olarak formunu daha iyi koruduğu ve taze kaldığı görülmüştür. Sonuç olarak, üretilen polimerik nanokompozit fiberlerin gıda ambalaj malzemesi olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The aim of the thesis is to produce graphene oxide (GO)-doped polycaprolactone (PCL)/polyvinylpyrrolidone (PVP) polymeric nanocomposite fibers modified with two different silane agents by electrospinning method and to investigate their usability as a new generation food packaging material. For this purpose, GO was firstly synthesized from graphite by the Modified Hummer Method. In the second stage, the synthesized GO was modified with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and 3-glycidoxypropyltrimethoxy (GPTMS) silane agents to distribute graphene oxide homogeneously in the polymer matrix and to improve surface properties by increasing the interfacial adhesion. In the last stage of the thesis, unmodified and modified GO-doped PCL/PVP polymeric nanocomposite fibers at different rates were produced by the electrospinning method to obtain polymeric nanocomposite fibers with better mechanical, physical and chemical properties. The characterization of the unmodified and modified graphene oxides was carried out by X-ray diffractometer (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The morphological structures of polymeric nanocomposite fibers were examined by SEM and AFM, their functional groups and interfacial interactions by FT-IR and XRD, their physical properties by contact angle analysis, water absorption ratio test, mechanical test and antimicrobial test. The usability of the fabricated polymeric nanocomposite fibers as food packaging materials was visually examined with the fruit packing test. When the results were compared, at the end of the 25th day, it was found that strawberries packed in GO-doped nanocomposite fibers modified with two different silane agents had better freshness than unpacked strawberry and others. As a result, the fabricated polymeric nanocomposite fibers can be used as food packaging materials.