Polihidroksibütirat-ko-hidroksivalerat biyonanokompozitlerinin silikalanmış hidroksiapatit nanopartikülleri ile hazırlanması ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of poly(hydroxybutyrateco-hydroxyvalerate) bionanocomposites with reinforcement by silicated hydroxyapatite nanoparticles
Yazar: ZEYNEP KIRAL
Danışman: PROF. DR. MUALLA ÖNER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMRA KIRBOĞA OKUMUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Dünyada yaygın şekilde birçok farklı alanda kullanılan plastik malzemelerin üretimi büyük oranda petrole bağımlıdır ve bu petrol-bazlı sentetik polimerler doğada uzun yıllar bozunmadan kalarak çeşitli çevre kirliliklerine yol açmaktadırlar. Bu sebeple çevre dostu yeşil plastiklere olan ilgi ve talep giderek artmaktadır.Yeşil plastiklerin üretiminde ise biyobozunur biyopolimerler ön plana çıkmaktadır. Poli(hidroksialkanoatlar), PHA'lar sahip oldukları önemli özellikler nedeniyle bu alanda en çok tercih edilen polimerlerdendir. Ancak petrol bazlı polimerlerle hem maliyet hem de performans açısından yarışabilmeleri için çeşitli iyileştirmelere ihtiyaç duymaktadırlar. Nano boyutlu dolgu malzemeleri küçük miktarlarda malzemede önemli iyileşmeler sağladıkları için araştırmacılar tarafından sıklıkla tercih edilmektedir. Çalışmamızda inovatif bir yaklaşımla yüksek biyouyumluluğa ve biyoaktiviteye sahip nano boyutta silika doplanmış hidroksiapatit kullanmayı tercih ettik. 
Tez çalışmasında sürdürülebilir olacak şekilde biyobozunur ve biyouyumlu özellikle tıp ve ambalaj sektörlerinde kullanılmak üzere kompozit üretmeyi hedefledik. Bu nanokompozit sistem için istenilen uygun özelliklere sahip olması nedeniyle Poli(3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) polimeri seçilerek farklı oranlarda silika doplanmış hidroksiapatit dolgu maddesi kullanılarak nanokompozit numuneleri ekstrüzyon prosesi ve pres işlemi gerçekleştirilerek üretilmiştir.  Numuneler elde edildikten sonra çeşitli analizlerle karakterizasyonu yapılıp mekanik ve termal özellikleri incelenmiştir ve bu doğrultuda gerekli grafikler, tablolar hazırlanmış hesaplamalar yapılmıştır. Elde edilen bütün bu veriler sonucu yapılan değerlendirmeler ışığında silika doplu hidroksiapatit numunelerinde saf polimere göre termal ve mekanik iyileşmeler gözlenmiştir ve sonuç olarak potansiyel uygulamalarda kullanımı önerilmektedir.

Abstract:
The production of plastic materials, which are widely used in many different fields in the world, is highly dependent on petroleum, and these petroleum-based synthetic polymers remain non-degradable in nature for many years and cause various environmental pollution. For this reason, the interest and demand for environmentally friendly green plastics is increasing. Biodegradable biopolymers are at the forefront in the production of green plastics. Poly(hydroxyalkanoates), PHAs are among the most preferred polymers in this field due to their important properties. However, they need several improvements to compete with petroleum-based polymers in terms of both cost and performance. Nano-sized fillers are often preferred by researchers because they provide significant improvements in small amounts of material. In our study, we preferred to use nano-sized silica-doped hydroxyapatite, which has high biocompatibility and bioactivity, with an innovative approach. 
In this work, we aimed to produce a sustainable biodegradable and biocompatible nanocomposite, especially for use in the medical and packaging sectors. Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) polymer was selected because it has the desired properties for this nanocomposite system, and nanocomposite samples were produced by extrusion process and pressing process using silica-doped hydroxyapatite filler at different ratios. After the samples were obtained, their characterization was made with various analyzes and their mechanical and thermal properties were examined, and in this direction, necessary graphics and tables were prepared and calculations were made. By evaluating the collected data, thermal and mechanical improvements were observed in silica-filled hydroxyapatite samples compared to the neat polymer, and as a result, its use in potential applications is recommended.