Elektrospinning yöntemi ile polibutadien esaslı kompozit fiberlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of polybutadiene based composite fibers by electrospinning method
Yazar: REMZİ GÜRBÜZ
Danışman: PROF. DR. ALİ ÖZCAN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Mikrolifler = Microfibers

Özet:
Tez çalışmasının temel amacı, etkin ve maliyeti düşük fiber üretim yöntemlerinden biri olan elektrospinning yöntemi ile polibutadien ve polibutadien esaslı polimerlerin fiberleri üretilerek farklı özelliklerde yeni malzemelerin geliştirilmesidir. Bu kapsamda ilk olarak elektrospinning yöntemi ile farklı koşullarda polibutadien filmleri elde edilmiş ve vulkanizasyon çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, elektrospinning yöntemi ile üretilen kauçukların klasik yöntemle üretilenlere kıyasla sertliğinin %13, hidrofobikliğinin %4 ve elastik modülüslerinin %5 daha fazla olduğunu göstermiştir. Tez çalışmasının ikinci aşamasında polibutadien esaslı malzemelerin kaynaşma yaparak fiber oluşumunu engellemesi problemini çözmek için uygun polimer karışımlarının hazırlanması araştırılmıştır. Polibutadienin poli(etilenoksit) ve polistiren varlığında fiberlerinin hazırlanabileceği tez kapsamında ilk defa gösterilmiştir. Karbon nanotüplerin (CNT) katkı maddesi olarak fiber oluşumu, elektriksel ve mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Polibutadienin/poli(etilenoksit) oranları değiştirilerek ve CNT eklenerek elektrospinning sistemi ile homojen ve çapları 2,17 μm ile 4,48 μm aralığında değişen fiberler üretilebilmiştir. Polibutadien/Polistiren ve Polistiren-Polibutadien-Polistiren kopolimerine belirli oranlarda polistiren ve CNT eklenerek homojen ve çapları 0,66 μm ile 4,57 μm aralığında değişen fiberler elde edilmiştir. Tez çalışmasının üçüncü aşamasında hazırlanan fiberlerin kriyojenik koşullardaki davranışları incelenmiştir. Polibutadien/poli(etilenoksit) karışım fiberlerinin kriyojenik koşullarda yapısının bozulmadığı ve düşük sıcaklık gerektiren uygulamalarda kullanılabileceği gösterilmiştir. Son olarak hazırlanan fiberlerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için kitosan varlığında fotokimyasal çapraz bağlanma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Polibutadienin/poli(etilenoksit) karışım fiberlerinin çapraz bağlanma neticesinde suya daha dayanıklı hale geldiği gözlenmiştir. Sonuç olarak tez kapsamında farklı uygulamalarda kullanılabilecek farklı özellikte ve yapıda yeni fiberlerin hazırlandığı söylenebilir.

Abstract:
The main purpose of the thesis is to develop new materials with different properties by producing fibers of polybutadiene and polybutadiene based polymers by electrospinning method, which is one of the efficient and cost-effective fiber production methods. In this context, firstly, polybutadiene films were obtained by electrospinning method under different conditions and vulcanization studies were carried out. The results obtained showed that the hardness of the rubbers produced by the electrospinning method was 13% higher, the hydrophobicity 4% and the elastic modulus 5% higher than those produced by the classical method. In the second stage of the thesis, the preparation of suitable polymer mixtures was investigated in order to solve the problem that polybutadiene-based materials prevent fiber formation by fusing. In this context, it has been shown for the first time in the thesis that the fibers of polybutadiene can be prepared in the presence of poly(ethyleneoxide) and polystyrene. CNT was added to some samples to investigate the effect of carbon nanotubes (CNT) as additives on fiber formation, electrical and mechanical properties. By changing the polybutadiene/poly(ethyleneoxide) ratios and adding CNT, homogeneous fibers can be produced by electrospinning system with diameters ranging from 2.17 μm to 4.48 μm. By adding Polystyrene and CNT to Polybutadiene/Polystyrene and Polystyrene-Polybutadiene-Polystyrene copolymer, homogeneous fibers can be produced by electrospinning system with diameters ranging from 0.66 μm to 4.57 μm. In the third stage of the thesis, the behavior of the fibers prepared under cryogenic conditions was investigated. Studies have shown that polybutadiene/poly(ethyleneoxide) blend fibers do not deteriorate under cryogenic conditions and can be used in applications requiring low temperatures. Finally, photochemical crosslinking studies were carried out in the presence of chitosan to improve the mechanical properties of the prepared fibers. As a result of cross-linking of polybutadiene/poly(ethyleneoxide) blend fibers, more water resistant fibers could be prepared. As a result, it can be said that new fibers with different properties and structures that can be used in different applications are prepared within the scope of the thesis.