Poli (laktik asit) (PLA) lifinin doğal boyar maddeler ile boyanabilirliğinin polihedraloligomeriksilseskuioksan (POSS) nano parçacıkları kullanılarak iyileştirilmesi
Improving process of the dyebility of poly (lactic asid) (PLA) by using fiber polyhedraloligomeric silsesquioxane (POSS) nanoparticle with natural dyestuff material during melt spinning
Yazar: İREM TUĞÇE ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET DOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Poli (laktik asit) (PLA) alifatik poliester grubunda yer alan tamamen doğal kaynaklardan elde edilen, eriyebilen, biyobozunur bir polimerdir. Günümüzde artan çevre bilincinin etkisi ile üretim sürecinde, çevre dostu hammaddeler ve temiz üretim yöntemlerinin seçilmesi büyük önem teşkil etmektedir. PLA lifi yeni nesil tekstil lifleri arasında yer almakta ve tekstil sektöründe giderek artan farklı kullanım alanları bulmaktadır. Günümüzde PLA'nın film, lif, kompozit malzeme olarak kullanımı oldukça yaygındır. PLA günümüzde çok ciddi boyutlara ulaşan katı atık sorununa katkıda bulunabilecek ve petrol bazlı polimerlere olan ihtiyacı azaltabilecek bir malzemedir. Özellikle paketleme endüstrisindeki kullanımının yaygınlaşması ile çevreye pozitif etkilerinin olacağı öngörülmektedir.

Tekstil lifleri tek başına veya karışım olarak kullanılabilir. PLA lifleri, tekstil alanında pamuk, yün, liyosel lifleriyle karışım halinde kullanılmaktadır. Karışımların renklendirilmesinde uniform renk dağılımı, proses kolaylığı ve maliyet avantajı sağlaması için liflerin aynı tip boyarmaddelerle boyanabilmesi ve benzer renk alma özelliğine sahip olması istenir. 

PLA lifinin erime noktasının ve hidrolitik dayanımının düşük olması mekanik özelliklerinin bozulmaması için boyama işlemini düşük sıcaklıkta ve kısa sürede gerçekleştirilmesini gerektirmektedir. Bu sorunun çözümüne istinaden yapılan bu çalışmada PLA lifinin doğal boyarmaddeler ile boyanma verimliliğinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla PLA lifinin farklı doğal boyarmaddelere karşı afinitesini artırmak için ikisi ticari olarak satılan, diğeri tez kapsamında sentezlenmiş olan üç adet poliogomerik hidrosilseskuioksan (POSS) nano parçacığı matris içerisine katkılanmıştır. Eriyikten lif çekimi yöntemi ile farklı konsantrasyonlarda POSS nano parçacığı içeren lifler üretilerek çekme testi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile karakterize edimiştir. Saf ve modifiye PLA liflerinin boyarmadde alımı ve haslık değerleri CIELAB renk skalası üzerinden kıyaslanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda doğal boyarmaddelere karşı yüksek afiniteye sahip modifiye PLA lifleri elde edilmiştir.

Bu proje, TUBITAK tarafından 213M268 no'lu proje kapsamıyla desteklenmiştir.   

Anahtar Kelimeler: Poli (laktik asit), lif, polihedral oligomeriksilseskuioksan (POSS), afinite.

Abstract:
Polylactic acid (PLA) is based in group of aliphatic polyster, completely derived from natural sources, soluble and a biodegradable polymer. Choosing environmental and friendly raw materials and clean production plan with influence of environmental consciousness increasing everyday in production process have importance today.

PLA is one of the fiber among new generation textile fiber and it is used increasingly in different usage areas in textile industry. Usage of  the PLA fiber as film, fiber and composit material is quite prevalent today.

PLA is a material that can contribute to solution of the solid waste problem becoming a big problem nowadays and it can reduce requirement of petroleum based polymer. Widespread usage of the PLA fibers in the packaging industry is freseen to have positive effects on the environment.  

Textile fibers are used by oneself or used as a blend. PLA fibers are commonly blended with cotton, wool and lyocell fibers in textile industry. In order to provide uniform color distribution, process ease and cost advantage in the coloration of the blends, it is desirable that the fibers can be dyed with the same type of dyestuffs and have similar color fastness properties.

The low melting point and hydrolytic strength of PLA fiber necessitates the dyeing process to be carried out at low temperature and in a short time in order not to deteriorate its mechanical properties. The aim of this study  to improve the dyeing efficiency of PLA fiber. For this purpose, in order to increase the affinity of PLA fiber against different natural dyestuffs, three polyogomeric hydrosylsquioxoxane (POSS) nanoparticles, two of which were commercially synthesized and the other was synthesized in the thesis, were added to the matrix. The fibers were characterized by POSS nanoparticle fibers at different concentrations by tensile fiber extraction method, tensile test, scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). Dyestuff uptake and fastness values of pure and modified PLA fibers were compared on CIELAB color scale. As a result of research conducted has been obtained modified PLA fiber has high affinity against natural dyestuffs.

This Project has been supported by TUBITAK within Project numbered 213M268.

Keywords: Poly (lactic acid), fiber, polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), dyeing, Natural dye