Islanabilirliği artırılmış akrilik lif üretimi için poliakrilonitril kopolimerlerinin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyacrylonitrile copolymers for production of acrylic fibers with increased wettability
Yazar: DERYA KAHRAMAN DÖĞÜŞCÜ
Danışman: PROF. DR. CEMİL ALKAN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Poliakrilonitril (PAN) polimerleri ucuzluk, doğal yün karakteri, yüksek kimyasal direnç, polar maddeler ile uyumluluk ve düşük gaz geçirgenliği gibi özelliklerinden dolayı tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Ancak PAN polimerlerin kırılganlık, eriyik işlenebilirliğin zor olması, düşük oranda nem çekme, lif omurgasındaki makromoleküller arasındaki etkin çekim kuvvetleri ve lifler arasındaki zayıf elektrostatik etkileşimler nedeniyle düşük ıslanabilirlik, ıslanabilirlikle gelişen zayıf boya tutma kabiliyeti ve uzun süreli ışığa maruz kalması durumunda renk değiştirme gibi zayıflıkları nedeniyle geliştirilmesi gerekmektedir. Günümüzde akrilik lifler istenen özellikler için genellikle %5-15 oranında bir veya daha fazla komonomer içerikle üretilmektedir. Bu çalışmada hidrofilik özelliğe sahip olan akrilik asit, metakrilik asit, vinil asetat, 2-hidroksi etil akrilat ve 2-hidroksi etil metakrilat monomerler belirli oranlarda akrilonitril ile birlikte kopolimerleştirilmiştir. Üretilen kopolimerlerin yapısal karakterizasyonu, molekül ağırlığı ve dağılımı, parçacık büyüklüğü, termal dayanımı, temas açıları, yüzey serbest enerjileri ve mekanik özellikleri PAN homopolimeri ile karşılaştırarak incelenmiştir. Ayrıca sentezlenen kopolimerlerden poli(akrilonitril-ko-2-hidroksietilakrilat) seçilerek lif çekilmek üzere yüksek oranda üretilmiştir. Üretilen lifin ıslak lif çekimi yapılarak dokutulmuş ve ıslanabilirlik kumaş üzerinden de ölçülmüştür. Islanabilirliğin sentezlenen polimerlerde hidrofilik komonomer bileşimine bağlı olarak arttığı tespit edilmiştir. Dönel buharlaştırıcı sistem de üretilen polimerik filmlerde çentme yöntemiyle belirlenen mekanik özelliklerde ise önemli bir değişime rastlanılmamıştır. Isıl gravimetrik analiz yöntemiyle üretilen polimerlerin oldukça yüksek sıcaklıklara kadar ısıl dayanıma sahip oldukları belirlenmiştir. Sonuç olarak akrilik liflerin daha fazla ıslanabilirlik özelliğine sahip olarak üretilebileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Polyacrylonitrile fibers are widely used in textile industry due to their properties like low cost, natural wool character, high chemical resistivity, compatibility with polar materials, and low gas resistence. However, PAN polymers need to be improved for their weaknesses of brittleness, difficulty in melt processability, low moisture absorbance, low wettability caused by weak electrostatic interactions between fibers and effective attraction forces between macromolecules in the fiber backbone, low paint acceptance induced by wettability, and low color performance when subjected to light for long time periods. Acrylic fibers are generally produced with 5-15% one or more acrylic comonomer content nowadays for desired properties. In this study, some monomers with hydrophilic property like acrylic acid, methacrylic acid, vinyl acetate, 2-hydroxyethylacrylate, and 2-hydroxyethylmethacrylate were copolymerised together with acrylonitrile at some definite ratios. Structural characterization of produced copolymers like molecular weight and its distribution, particle size, thermal stability, contacts angles, surface free energy, and mechanical properties were investigated as compared with PAN homopolymer. Besides, synthesized poly(acrylonitrile-co-2-hydroxyethylacrylate) copolymer was wet-spinned for wettability determination of fiber and fabric forms. Corresponding to the increase in the comonomer amounts in the synthesized polymers, acrylic polymers with detectably increased wettability, sufficient mechanically constraints, and thermal stability to be applicable industrially, used in wide range of applications, and have market share have been succesfully produced.