Atık otomobil ön camlarından geri dönüştürülmüş polivinil bütiral ile elekto-eğrilmiş nanofiberlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of electrospun nanofibers with recycled polyvinyl butyral from automobile windshields
Yazar: BURCU GÜNER
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Geri dönüşüm =   ; Lamina cam = Laminated glass ; Nanolif = Nanofiber ; Polivinil bütiral = Polyvinyl buthyrale

Özet:
Tez çalışmasının amacı, atık araba ön camlarında ara katman olarak kullanılan polivinil bütiralin (PVB) geri dönüştürülmesi, geri dönüştürülmüş PVB ile elektro-eğirme yöntemi kullanılarak rastgele ve yönlendirilmiş yapıda nanofiber malzeme hazırlanması ve karakterizasyon çalışmalarını kapsamaktadır. Geri dönüşüm işlemi, atık araba ön camının tetrahirofuran (THF) içinde bir gece boyunca bekletilmesi, ardından birbirinden ayrılan cam ve polimer içeren çözeltiye n-Hekzan eklenerek PVB'nin çökeltilmesi ile gerçekleştirilmiştir. Çökelti kurutularak geri dönüştürülmüş atık polivinil bütiral (A-PVB) elde edilmiştir. Sonraki aşamada kütlece %20 (w/v) geri dönüştürülmüş PVB içerikli ve ticari PVB film içerikli çözeltiler hacimce 70:30 (v/v) oranında tetrahidrofuran (THF):dimetilformamid (DMF) çözücü karışımında hazırlanmıştır. Nanofiberler rastgele ve yönlendirilmiş yapılar elde etmek amacıyla düz ve dönen toplayıcılar ile üretilmiştir. Nanofiberlerin kimyasal, morfolojik ve termal özelllikleri Fourier dönüşümü kızılötesi mikroskobu (FTIR), nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (NMR), X-ışını kırınımı (XRD), difensiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı electron mikroskobu (SEM), atamik kuvvet mikroskobu (AFM) ve yüzey temas açısı analizi ile belirlenmiştir. FTIR, NMR spektrumları sonuçlarına göre hazırlanan tüm geri dönüştürülmüş malzemelerin geri dönüşüm ve elektro-eğirme işlemlerinden sonra kontrol grubu ile aynı kimyasal yapıda olduğunu ve özelliklerini koruduğunu, XRD desenleri de PVB'nin amorf yapısının korunduğunu göstermiştir. SEM ve AFM sonuçlarına göre nanofiberlerin hepsi boncuksuz ve düzgün bir morfolojide hazırlanmıştır. Ayrıca dönen plakada hazırlanan A-PVB ve K-PVB nanofiberler beklendiği gibi yönlendirilmiş morfolojide üretilebilmiştir. DSC termogramları, K-PVB ve A-PVB nanofiberler karşılaştırıldığında plastikleştirici içerikleriyle paralel olarak A-PVB nanofiberlerin camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerlerinin 61-64 ºC ve K-PVB nanofiberlerin 57-59 ºC olduğunu göstermiştir. A-PVB ve K-PVB nanofiberler 130º üzerindeki temas açısı değerleriyle yüksek hidrofobik özellik göstermiştir. Sonuç olarak, atık araba ön camlarından kimyasal olarak başarılı şekilde geri dönüştürülen A-PVB ile elektro-eğrilmiş nanofiberlerin üretilmesinin mümkün olduğu ve tekstil, kaplama, filtrasyon ve adsorpsiyon gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanımı için son derece uygun bir aday olduğu görülmüştür.

Abstract:
The aim of the thesis study is to recycle polyvinyl butyral (PVB) which is used as an intermediate layer in waste car windshields, to prepare random and alligned nanofiber material by using the electrospinning method with recycled PVB and to perform characterization studies. The recycling process was carried out by soaking the waste car windshield in tetrahydrofuran (THF) overnight, then adding n-Hexane to the solution containing the glass and polymer separated from each other and precipitating the PVB. The precipitate was dried to obtain recycled waste polyvinyl butyral (W-PVB). In the next step, solutions containing 20% by mass (w / v) recycled PVB and commercial PVB film were prepared in the ratio of 70:30 (v / v) tetrahydrofuran (THF): dimethylformamide (DMF) solvent mixture by volume. Nanofibers are produced with static and rotating collectors to obtain random and oriented structures. Chemical, morphological and thermal properties of nanofibers were determined by Fourier transform infrared microscope (FTIR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), atamic force microscopy (AFM) and surface contact angle analysis. FTIR showed that all recycled materials prepared according to NMR spectra results were in the same chemical structure as the control group after recycling and electrospinning processes, and that the XRD patterns preserved the amorphous structure of the PVB. According to SEM and AFM results, all of the nanofibers were prepared without beads, and uniform morphology. In addition, W-PVB and C-PVB nanofibers prepared in the rotating collector produced in alligned morphology as expected. DSC thermograms showed that when C-PVB and W-PVB nanofibers were compared, the glass transition temperature (Tg) values of W-PVB nanofibers were 61-64 C and 57-59 ºC for C-PVB nanofibers in parallel with their plasticizer content. W-PVB and C-PVB nanofibers showed high hydrophobic properties with contact angle values above 130º. As a result, it has proved possible to produce W-PVB electrospun nanofibers with successfully recycled by chemically from waste car windshields and they are an extremely suitable candidate for use in a wide variety of applications such as textiles, coating, filtration and adsorption.