Farklı tür kumaşlara metal oksit katkılı polimer kompozitlerin kaplanması ve çok fonksiyonlu özelliklerinin incelenmesi
Coating of metal oxide added polymer composites on different types of fabrics and investigation of their multifunctional properties
Yazar: YAĞMUR SEVDE TUTKAÇ
Danışman: PROF. DR. ALİME ÇITAK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kompozitler = Composites ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Temas açısı = Contact angle ; Yeşil sentez = Green synthesis

Özet:
Süperhidrofobik yüzeyler, düşük yüzey enerjili ve pürüzlü mikro-nano dokularla elde edilir. Bu tür yapıları elde etmede florokarbonlar sıklıkla hidrofobik modifikasyon için kullanılır. Bununla birlikte, florlu bileşikler pahalıdır, çevreyi kirletir ve potansiyel olarak toksiktir. Florlu bileşiklerin çevresel zararları nedeniyle PDMS gibi flor içermeyen malzemeler çevresel avantajlarıyla öne çıkmaktadır. Süperhidrofobik kumaşlar, su itici, kendi kendini temizleyen, UV koruma ve alev geciktirici özellikleriyle tekstil sektöründe önemlidir. Ancak, flor içermeyen ve düşük maliyetli yöntemlerle çok işlevli kumaş üretimi hala bir zorluktur. Yeşil sentezlenmiş ZnO nanopartiküllerin süperhidrofobiklik üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışma, basit daldırma kaplama yöntemiyle flor içermeyen, süperhidrofobik polyester ve viskon kumaşlar geliştirmeyi ve bu nanopartiküllerin performansını incelemeyi hedeflemiştir. Bu bağlamda, sol-jel ile sentezlenen SiO2 nanopartikülleri ve ayva çekirdeği musilajından yeşil sentezle ZnO nanopartiküllerinin eldesiyle farklı kombinasyonlarda kompozitler hazırlanmıştır. Elde edilen bu kombinasyonların farklı tür tekstil kumaşları üzerindeki kendi kendini temizleyebilme özelliği (fotokatalitik etki), süperhidrofobiklik ve UV koruma faktörü (UPF) performansı incelenmiştir. 
Farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler (PDMS, PDMS/ZnO, PDMS/SiO2-ZnO/PDMS, ZnO/SiO2-PDMS, SiO2/ZnO/PDMS ve SiO2/PDMS) ile viskon ve polyester kumaşlara yapılan kaplamalar karşılaştırılmıştır. ZnO/SiO2-PDMS ile kaplı olan viskon ve polyester kumaşlar, süperhidrofobiklik yönünden en iyi performansı göstererek ortalama temas açıları sırasıyla 111,3° ve 144,7° olarak bulunmuştur. ZnO/PDMS-SiO2/PDMS ile kaplı viskon kumaşın UPF değeri 32 olarak bulunarak mükemmel bir UV koruma sağlayabileceği görülmüştür.
Bu tez çalışması, farklı kombinasyonlarda hazırlanan kompozitler ile kaplanan kumaşların UV koruma, fotokatalitik etki ve süperhidrofobiklik performansını artırmadaki etkisini ele almıştır. ZnO nanopartiküllerin ayva çekirdeği musilajından yeşil sentez gibi çevre dostu yöntemlerle elde edilmiş olması, sürdürülebilirlik açısından çok önemlidir. Bu çalışma, nanoteknolojinin tekstil sektöründe çevre dostu ürünlerin geliştirilmesine zemin hazırlamaya katkı sağlayacaktır.

Abstract:
Superhydrophobic surfaces are obtained with low surface energy and rough micro-nano textures. Fluorocarbons are often used for hydrophobic modification to obtain such structures. However, fluorinated compounds are expensive, pollute the environment and are potentially toxic. Due to the environmental hazards of fluorinated compounds, fluorinated materials such as PDMS stand out with their environmental advantages. Superhydrophobic fabrics are important in the textile industry with their water repellent, self-cleaning, UV protection and flame retardant properties. However, the production of multifunctional fabrics with fluorine-free and low-cost methods is still a challenge. The effect of green synthesized ZnO nanoparticles on superhydrophobicity has not been investigated sufficiently. This study aimed to develop fluorine-free, superhydrophobic polyester and viscose fabrics by simple dip coating method and to investigate the performance of these nanoparticles. In this context, composites were prepared in different combinations by obtaining SiO2 nanoparticles synthesized by sol-gel and ZnO nanoparticles from quince seed mucilage by green synthesis. The self-cleaning properties (photocatalytic effect), superhydrophobicity and UV protection factor (UPF) performance of these combinations on different types of textile fabrics were investigated.
 Composites prepared in different combinations (PDMS, PDMS/ZnO, PDMS/SiO2-ZnO/PDMS, ZnO/SiO2-PDMS, SiO2/ZnO/PDMS and SiO2/PDMS) were compared with the coatings applied to viscose and polyester fabrics. Viscose and polyester fabrics coated with ZnO/SiO2-PDMS showed the best performance in terms of superhydrophobicity, with average contact angles of 111.3° and 144.7°, respectively. The UPF value of the viscose fabric coated with ZnO/PDMS-SiO2/PDMS was found to be 32, and it was observed that it could provide excellent UV protection. 
This thesis study has addressed the effect of increasing UV protection, photocatalytic effect and superhydrophobicity performance of fabrics coated with composites prepared in different combinations. The fact that ZnO nanoparticles are obtained from quince seed mucilage by environmentally friendly methods such as green synthesis is very important in terms of sustainability. This study will contribute to the development of environmentally friendly products in the textile sector by nanotechnology.