Nanofibril selüloz ile akrilik asit temelli süper absorban polimer malzemelere alternatif çevreci hidrojellerin geliştirilmesi
Development of environmentally friendly hydrogels by using nanofibrillated cellulose for substitution of acrilic acid based superabsorbent polymer materials
Yazar: ÇAĞLA BEKTAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMİZ GÜLTEKİN AKAY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, mikrodalga (MW) destekli hızlı sentez yoluyla nanofibril selülozdan (NFC) türetilen yeni çevre dostu hidrojeller üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Hidrojeller tarımda, ilaç dağıtım sistemlerinde, yara iyileştirme uygulamalarında ve tek kullanımlık hijyenik pedler, çocuk bezleri, yetişkin hasta bezleri ve alt değiştirme pedleri gibi hijyen ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. NFC, yüksek hidrofiliklik, jel benzeri yapı ve nano ölçekli boyut gibi benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren doğal, yenilenebilir, biyolojik olarak parçalanabilen ve biyolojik olarak uyumlu bir polimerdir. Sitrik asit (CA) ve tartarik asit (CA) gıda ve ilaç dağıtım endüstrilerinde mükemmel birer çapraz bağlama maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğada yaygın bulunurlar ve diğer çapraz bağlama reaktiflerine göre toksik olmayan, uygun maliyetli çözüm sunarlar. Yeni nesil nano malzeme olan okta maleamik asit POSS (OM-POSS), insan ve çevreye herhangi bir olumsuz etkisi olmayan biyouyumlu poli(hedral oligomerik silseskuiokzan) (POSS) türüdür. Çalışmada çapraz bağlayıcı olarak kullanılmıştır. MW destekli sentez yöntemi hızlı enerji aktarımı, yüksek verimlilik ve daha düşük çevresel etki gibi avantajlara sahiptir. Örneklerde FTIR, baskı altında şişme (AAP) ve klasik şişme oranı test sonuçları kimyasal çapraz bağlanma reaksiyonunun başarılı şekilde gerçekleştiğini göstermiştir. Çapraz bağlı örneklerden en iyi AAP performansını gösteren NFC/OM-POSS polimerleridir. Tüm çapraz bağlı örneklerde, beklendiği üzere çapraz bağlayıcı konsatrasyonu arttıkça AAP değeri azalmaktadır. TGA analizleri, tüm çapraz bağlı örneklerin saf polimere kıyasla dekompozisyonunun daha çabuk gerçekleştirdiğini göstermiştir.

Abstract:
The present study describes the preparation of new environmentally friendly hydrogels derived from nanofibrillated cellulose (NFC) via microwave (MW)-assisted rapid synthesis. Hydrogels has been widely used in agriculture, drug delivery systems, wound healing applications and hygiene products such as disposable sanitary peds, diapers, adult incontinence peds and underpads. NFC is a natural, renewable, biodegradable and biocompatible polymer which shows unique physical and chemical properties such as high hydrophilicity, gel-like structure and nano-scaled size. Citric acid (CA) and tartaric acid (TA) have been widely used in food and drug delivery industries as an excellent crosslinking agent. They are extensively widespread in nature and provide non-toxic and cost effective solution with respect to other crosslinking reagents. A new generation nano material, Octa maleamic acid POSS (OM-POSS), is a biocompatible poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (POSS) type that does not have any adverse effects on humans and the environment. It was used as a crosslinker in the study. MW has fast heat, high efficiency and clean solution benefits. FTIR, AAP and classical swelling ratio test results showed successful chemical crosslinking reaction in the samples. NFC/OMPOSS polymers showed the best AAP performance within the samples. In all crosslinked samples, the AAP value decreases as the crosslinker concentration increases, as expected. TGA analyzes showed that all cross-linked samples decomposed more quickly compared to pure polymer.