Selüloz tabanlı ve karışım kaplamalı biyobozunur tekstil kompozit malzeme hazırlanması, karakterizasyonu ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Preparation of cellulose based and mix coated biodegradable textile composite material, investigation of its characterization and surface properties
Yazar: TARIK BARKIN KOÇ
Danışman: PROF. DR. MERAL KARAKIŞLA
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında selüloz tabanlı tekstil malzemesi olan pamuklu dokuma yüzeyine, selüloz esaslı polimerler ve çinko borat (ZnB) karışımlarının fiziksel ve kimyasal olarak kaplanmasıyla, biyobozunur tekstil kompozitleri hazırlandı. Karışımın içerdiği bileşen miktarları ve uygulama şekli değiştirilerek en iyi kaplama koşullarının deneysel olarak belirlenmesine çalışıldı. Bu incelemeler sonucunda biyobozunur özelliği korunan pamuklu dokuma yüzeyi, kolay uygulanabilir bir yöntemle işlevselliği arttırılırken yüzeyin bazı özelliklerinde değişimler ile birlikte geleneksel kâğıt malzemesine alternatif olabilecek, mürekkep ile yazılabilir/baskılanabilir yeni yüzey özelliği kazandırılması amaçlandı. İşlemlerde saf veya KIO4 ile yüzeyi seçimli yükseltgenme işleminden geçirilmiş pamuklu dokumalar kullanıldı. Yüzeylerin fiziksel modifikasyonunda, hidroksipropil metil selüloz (HPMC) çözeltisinde ZnB ile saf veya yükseltgenmiş bambu selüloz dispersiyonlarının pamuklu dokuma yüzeylerine döküm yöntemi ile kaplanması sağlandı. Kimyasal modifikasyon işlemi bu karışıma glutaraldehit (GA) eklenmesi ile gerçekleştirildi. Pamuklu dokuma yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal işlemler ile kristal ve kimyasal yapılarındaki değişimler, sırasıyla, XRD kırım desenleri ve ATR-FTIR spektrumları ile ortaya konuldu. Yüzeyin morfolojisindeki değişim SEM ve optik mikroskop görüntüleri ile değerlendirildi. Bu incelemeler sonucunda pamuk dokumaların ıslanabilirlikleri ve hidrofilik karakterindeki değişmeler su temas açısı ölçümü ile izlendi. Modifikasyon öncesi ve sonrası pamuk dokumaların mekanik özellikleri, çekme testi ile kopma kuvveti ve kopma anındaki uzama değerlerinin ölçümü ile belirlendi. Kâğıdı taklit edebilen bir yüzey özelliği kazanıp kazanmadığını gözlemlemek amacıyla, mürekkepli kalem ile tüm kompozit dokumaların yüzeylerine yazma testleri uygulandı. Kompozit dokumalardaki çizimin yıkama ve sürtme gibi zorlayıcı koşullara dayanıklılığı optik mikroskop görüntüleri ve 'L.a.b' renk ölçümünden hesaplanan 'ΔE' renk uzaklığı değerleri ile kıyaslandı. Bu durum, pamuklu dokumaların kolay uygulanabilen bir dizi yeşil modifikasyon işlemi sonrası kâğıt olarak kullanılabilecek sürdürülebilir bir malzeme olmaya aday olabileceğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
In this thesis study, biodegradable textile composites were prepared using physical and chemical coating techniques using cellulose-based polymers and zinc borate (ZnB) mixtures on the cotton woven fabric surface, which is a cellulose-based textile material. An attempt was made to experimentally determine the most suitable coating conditions by changing the amount of components in the mixture and the method of application. As a result of these investigations, it was aimed to increase the functionality of the cotton woven surface, whose biodegradable feature is preserved, with an easily applicable method, and to provide a new surface feature that can be written/printed with ink, which can be an alternative to the traditional paper material, with changes in some properties of the surface. In the processes, cotton fabrics that were pure or selectively oxidized with KIO4 were used. In the physical modification, pure or oxidized bamboo cellulose dispersions with ZnB in hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) solution were coated on cotton textile surfaces by the casting method. The chemical modification process was carried out by adding glutaraldehyde (GA) to this mixture. Changes in the crystal and chemical structures of cotton textile surfaces due to physical and chemical treatments were revealed by XRD diffraction patterns and ATR-FTIR spectra, respectively. The change in the morphology of the surface was evaluated with SEM and optical microscope images. As a result of these investigations, changes in the wettability and hydrophilic character of cotton fabrics were monitored by water contact angle measurement. The mechanical properties of cotton fabrics before and after modification were determined by tensile testing and measuring breaking force and elongation at break. Writing tests were applied to the surfaces of all composite fabrics with an ink pen to observe whether they acquired a surface feature that could imitate paper. The durability of the drawing in composite fabrics to challenging conditions such as washing and rubbing was compared with optical microscope images and 'ΔE' color distance values calculated from 'L.a.b' color measurement. This study reveals that cotton textiles can be a candidate for developing sustainable materials used as paper after a series of easy-to-apply green modification processes.