Karbonize edilmiş tavuk tüyü lifi/epoksi kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of carbonized chicken 
feather fiber / epoxy composites
Yazar: YİĞİTALP OKUMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULLAH TUĞRUL SEYHAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Türkiye'de yıllık 30 bin ton üretimi olan ve sadece atık olarak kabul gören tavuk tüyü lifleri (TTL) yüksek miktarda keratin içeren bir çeşit içi boş ve sert yapılı bir protein lifidir. Bu lifler ısıtıldığında çapraz bağlar oluşur ve bu bağlar yapıyı sağlamlaştırmanın yanı sıra yapının daha gözenekli hale dönüşmesini sağlar. Isıtmanın ya da başka bir deyişle karbonizasyonun amacı, tavuk tüylerinden mümkün olan maksimum karbonu elde etmek ve böylece takviye malzemesi olarak kullanılacak fiberlerin özelliklerine ulaşmak, dolayısıyla da nihai ürün olan kompozitin yüksek performanslı bir malzeme haline gelmesini sağlamaktır.
Bu çalışmanın ilk aşamasında, polimer kompozitlerde üretim maliyeti yüksek ve çevre kirliliğine neden olduğu düşünülen karbon nanotüplere (KNT) kıyasla, benzer özellliklere sahip kolay bulunabilir ve sürdürülebilir olması nedeniyle KETTL alternatif bir dolgu malzemesi olarak düşünülmüştür. TTL, Modüler-Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (M-DSC) ve Termal gravimetrik analiz (TGA) kullanılarak sırasıyla elde edilen erime ve termal dekompozisyon sıcaklıklarına bağlı olarak, farklı piroliz reçetelerinin uygulanması sonucu en uygun şartlar altında KETTL lere dönüştürülmüştür. Elde edilen KETTL'lerin karakterizasyonları taramalı eletron mikroskobu (SEM), Fourier Kızılötesi Spektrometresi (FT-IR), X kırınımı difaraktometresi (XRD) ve ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Kimyasal silan ajanı ara yüzey iyileştirmesi için kullanılmıştır.
Bu çalışmanın ikinci aşamasında, düşük konsantrasyonlarda (ağ. % 0.1, 0.5 ve 1), silan ajanı 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTS) ile modifiye edilmiş ve edilmemiş KETTL, YKHSMI tekniği kullanılarak RTM 6 epoksi reçine içinde homojen bir şekilde dağıtılacak ve kompozitler üretilmiştir. Elde edilen kompozit malzemeler, mDSC, TGA ve Dinamik Mekanik Analiz (DMA) cihazları kullanılarak karakterize edilmiştir.

Abstract:
Chicken feathers (CFs) being wasted in agriculture have potential to be a great
feedstock for the synthesis of advanced materials due to the massive amounts of feathers.
In Turkey, 30.000 tons of feathers per year were disposed by the poultry industry. CFs are
composed of keratin and small amount of lipids and therefore they are considered a type
of hollow protein fiber. When heated, their hollowness due to the crystal segments results
in a highly porous cross-linked structure with a relatively low density. The aim of the
heating or, in other words, carbonization process is to obtain maximum carbon content as
possible as it is, thereby enhancing the properties of the produced fibers to be utilized as
filler constituent in polymers, so that a remarkable improvement for thermal and
mechanical properties in the resulting composites can be reasonably achieved.
In the first part of this study, CCFFs are considered a good alternative to carbon
nanotubes (CNTs) which have aroused the most attraction as reinforcement constituent
for polymers due to their extraordinary mechanical, electrical and thermal properties.
Following indication of melting and decomposition temperatures of the CFs using MDSC
and TGA, respectively, different pyrolysis cycles under optimum experimental
conditions will be performed on CFs in order to turn them into CCFFs properly.
Characterization of the CCFFs will be carried out, using Scanning electron microscope
(SEM), Fourier Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) will be
properly used to gain an insight into formation of chemical functional groups, together
with structure and surface characteristic of the produced CCFFs.
In the second part of this study, at very low loading rates, (0.1, 0.5 and 1 wt. %),
amino-silanized via (3-Aminopropyltriethoxysilane (APTS) and non-silanized CCFFs
will be homogenously dispersed within RTM 6 epoxy resin using high shear
microprocessor and the composites will be obtained afterwards. The produced composites
will be investigated using MDSC, TGA and Dynamic mechanical analyzer (DMA).