Sol-jel teknolojisini kullanarak pamuklu kumaşa su, yağ iticilik ve güç tutuşurluk özelliklerinin kazandırılması
Improvement of water-oil repellency and flame retardancy properties of cotton fabric by using sol-gel process
Yazar: GÜLFEM METE
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURHAN ONAR
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Tekstil materyallerinin yüzey modifikasyonunda sol-jel teknolojisinin kullanımı malzeme bilimlerindeki gelişmelerle son 10 yılda büyük önem kazanmıştır. Tekstil bitim işlemlerinde sol-jel teknolojisinin kullanımı ile tekstil materyallerine; fotokromik, elektrokromik ve termokromik, aşınma dayanımı, filtrasyon, adsorpsiyon ve seçici-geçirgenlik, UV-koruyuculuk, antistatiklik, antimikrobiyallik, kendi-kendini temizleme, buruşmazlık, süperhidrofobluk, güç tutuşurluk ve su-kir-yağ iticilik gibi çok çeşitli fonksiyonel özellikler kazandırılabilir. Konvansiyonel tekstillere göre, katma değeri yüksek, farklı ve cazip özellikler kazandırılmış multifonksiyonel tekstillerin pazar payı giderek artmaktadır. Günümüzde multifonksiyonel tekstiller, tekstil endüstrisindeki değişimlerle birlikte önem kazanmaktadır. Tekstil işletmesine de kolaylıkla uygulanabilen ve basit bir uygulama yöntemine sahip olan sol-jel teknolojisi ile nanoboyutta kaplanan filmler ile tekstil materyaline pek çok özellik tek bir proses ile kazandırılabilmekte ve böylece ilave fonksiyonel özellikler verilerek çok yönlü bir tekstil materyalinin üretimi gerçekleştirilebilmektedir. 
Bu tez çalışmasında; sol-jel teknolojisini kullanarak tekstil materyallerine su-yağ itici ve güç tutuşur özellik kazandırılması ve bu özelliklerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu tez çalışması kapsamında ayrıca; konvansiyonel yöntemler ile ve sol-jel yöntemi ile elde edilen tekstil malzemelerinin iticilik ve güç tutuşurluk performansları, fiziksel ve kimyasal özelliklerinde meydana gelen değişimler ve bu bitim işlemleri için kullanılan kimyasal madde sarfiyatları ve bitim işlemlerinin kalıcılıkları da karşılaştırılmıştır. 
Bu amaçla bu tez çalışmasında elde edilmesi hedeflenen kumaşların üretilmesi için çeşitli alkil modifiye silanlar veya hidrofob organik maddelerle modifiye edilmiş alkoksi silanlar kullanılarak kumaşlara su itici özellik kazandırılırken fosfor katkılı organik modifiye silanlar ile de güç tutuşur özellik eş zamanlı veya ayrı olarak kazandırılmaya çalışılmıştır. Ayrıca silanlar ile birlikte aynı banyoda organik polimerlerin karıştırılması ile organik-inorganik hibrid çözeltiler de hazırlanmıştır. Bu şekilde üretilen organik-inorganik hibrid malzemeler ile organik ve inorganik kısmın avantajları kombine edilmiştir. Ayrıca bu sayede kaplanan kumaşın kullanım performansı özellikleri de geliştirilmiştir. Özellikle güç tutuşurluk bitim işleminden beklenen yıkama dayanımı özellikleri organik polimerin bağlayıcı etkisi ile hibrid malzemelerin kullanımı sayesinde geliştirilmeye çalışılmıştır. Hazırlanan organik-inorganik hibrid polimerlerin viskozitesi incelenmiş ve silindir üzerinde rakle ile sıyırma yöntemi kullanılarak kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Kaplanan kumaşların ayrıntılı analizleri DTA-TG, XRD, FTIR-ATR ve SEM cihazları ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca su iticilik değerleri; temas açısı ölçümü ve püskürtme test yöntemi ile, güç tutuşurluk özellikleri ise LOI ölçüm cihazı ve dikey güç tutuşurluk cihazı ile belirlenmiştir. Bu özelliklerin çoklu evsel yıkamalar sonundaki dayanımları da tespit edilmiştir. Farklı organik-inorganik hibrid malzeme kombinasyonları ile yapılan çalışmalar sonucunda en iyi su-yağ iticilik ve güç tutuşurluk değerlerine sahip kumaş belirlenmiştir. Sonuç olarak sol-jel yöntemi, tekstil malzemelerine su-yağ itici ve güç tutuşur bitim işlemleri için konvansiyonel yöntemlere alternatif bir yöntem olarak sunulmuştur.

Abstract:
Using sol-gel technology in surface modification of textile materials with developments in material science attracted interests in decade.  The production of textile materials with great variety of functional properties such as photochromic, electrochromic and thermochromic, abrasion strength, filtration, adsorption and selectively permeability, UV- protectivity, antistatic properties, antimicrobial properties, self-cleaning properties, durable press,  superhydrophobicity, flame retardancy and water-soil-oil repellency properties can be carried out by sol-gel technology. The demand in market for multifunctional textiles exhibiting different and appealing properties and being high value added products compared with conventional textiles. Recently multifunctional textile have great importance with industrial changing. The production of multifunctional textile materials can be possible by one step simple sol-gel process with coating nanofilm, which can be easily applied in textile plant. 
In this thesis, the production of textile materials with water-oil repellency, flame retardancy properties by sol-gel process and improvement of these properties is aimed. Moreover the repellency and flame retardant performance of the cotton fabric samples obtained with using sol-gel process, the difference of physical and chemical properties of the samples and the chemical saving and the durability of the sol-gel process was compared with conventional process  in the thesis. 
In this thesis, it was studied to obtain simultaneously and separately the water repellent textile materials which are prepare by using alkyl modified silanes or alkoxysilanes modified with hydrophobic organic materials, and flame retardant textile materials which are prepare by using phosphorous doped silanes modified with organic materials for this aim. Moreover, organic-inorganic hybrid solutions were prepared by mixing organic polymers together with silanes in the same bath. Thus, the advantages of organic and inorganic parts of produced organic and inorganic hybrid materials were combined. Hence the wearing performance of coated fabrics has been increased. The washing durability properties expected for especially flame retardancy process were carried out by means of using hybrid materials by the binding effect of organic polymer. The viscosity of prepared organic and inorganic polymers was studied and the polymers were coated by knife over roll method. The analysis of the coated fabrics was carried out by DTA-TG, FTIR-ATR, XRD and SEM. The water repellency properties of the fabrics were determined by contact angle measurements and spray testing and their flame retardancy properties were determined by LOI testing and vertical flammability testing. Also the washing durability of these properties was tested. The best water-oil repellant and flame retardant fabric sample was found in the result of studies with different organic-inorganic hyrid materials combinations. In conclusion, it was presented that sol-gel process is an alternatively process to produce water-oil repellent and flame retardant fabric compared with conventional process.