Elektroeğirme yöntemi ile haloysit katkılı biyo-bazlı termoplastik poliüretan nanolif üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of halloysite filled bio-based thermoplastic polyurethane nanofibers via electrospinning method
Yazar: ECEM AKIN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Halloysit = Halloysite ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Nanolif = Nanofiber

Özet:
Bu çalışmada öncelikle haloysit (HST) katkılı biyo-bazlı termoplastik poliüretan (BioTPU) nanoliflerin üretimi amaçlanmıştır. Bu süreçte düzgün morfolojiye sahip nanolif üretimi için gerekli olan polimer çözeltisi ve elektroeğirme parametreleri optimize edilmiştir. Farklı parametrelerde yapılan üretimler sonucunda, en uygun parametreye sahip polimer çözeltisi belirlenerek farklı konsantrasyonlarda haloysit katkılı biyo-bazlı termoplastik poliüretan nanolifleri üretilmiştir. Çalışmalar sırasında, haloysitin lif morfolojisi üzerine etkilerini görmek için elektroeğirme işleminden önce kullanılan polimer çözeltilerinin reolojik davranışları incelenmiştir. Elde edilen nanoliflerin kimyasal kompozisyonunu belirlemek için fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizi yapılmış olup yüzey morfolojilerini görüntülemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Ayrıca nanoliflerin yapısına eklenen haloysitin, nanolif hidrofilitesi üzerinde yaptığı etkileri gözlemlemek için temas açısı analizleri gerçekleştirilmiştir.
Reoloji sonuçlarına göre haloysitin çözelti viskozitesini belli bir konsantrasyona kadar arttırdığı daha sonra viskozite, depolama modülü (G') ve kayıp modül (G'') değerleri üzerinde düşmelere neden olduğu tespit edilmiştir. FTIR sonuçlarına göre haloysit ile biyo-bazlı termoplastik poliüretanın kimyasal bir bağ oluşturmadığı görülmüştür. SEM'den alınan görüntüler doğrultusunda, haloysit katkılı biyo-bazlı termoplastik poliüretan nanolif üretiminin başarıyla gerçekleştiği ve haloysitin nanoliflerin yapısına tutunduğu tespit gözlemlenmiştir. Ayrıca haloysitin lif çaplarını arttırdığı ve lif ekseni boyunca, lif kesitinin üniform olarak dağılmadığı tespit edilmiştir. Nanoliflere ait temas açısı analizi sonuçlarına göre elde edilen nanoliflerin hidrofobik bir yüzeye sahip olduğu ve eklenen haloysitin, nanolfilerin temas açılarını azalttığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the production of bio-based thermoplastic polyurethane (BioTPU) nanofibers filled with halloysite (HST) is primarly aimed. Polymer solution which is required for the production of nanofibers with smooth morphology and electrospinning parameters are optimized during this process. As a result of productions made in different parameters, polymer solution with the optimal parameter was determined and bio-based thermoplastic polyurethane nanofibers filled with halloysite were produced in different concentrations.
During the studies, rheological behaviors of the polymer solutions used before the electrospinning process were examined to observe the effects of halloysite on fiber morphology. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis is carried out to determine the chemical composition of acquired nanofibers, and scanning electron microscopy (SEM) is used to monitorize surface morphologies. Also contact angle measurements were carried out to observe the effects of halloysite which was added to nanofiber structure on nanofiber hydrophility.
According to rheology results, it has been found out that the solution viscosity, storage modulus (G') and loss modulus (G'') of halloysite increased up to a certain concentration, but later caused falls on viscosity. According to FTIR results, it has been seen that halloysite and bio-based thermoplastic polyurethane did not form a chemical bond. With the displays from SEM, it has been observed that the production of bio-based thermoplastic polyurethane nanofibers filled with halloysite is actualized successfully, and it has been determined that halloysite hold on to the structure of nanofibers. Also it has been determined that halloysite increased fiber diameters and
fiber cross section did not fall apart along fiber axis, but became uniform distribution. According to the results of contact angle analysis belongs to nanofibers, it is concluded that acquired nanofibers have hydrophobic surface and the added halloysite decreases contact angles of nanofibers.