Cu-ZnO katkılı polimer matrisli kompozitlerin üretimi ve antibakteriyel özelliklerinin incelenmesi
Production of Cu-ZnO doped polymer matrix composites and investigation antibacterial properties
Yazar: GÖKCE MORAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM ÇEVİK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Medikal uygulamalarda plastiklerin genel olarak esnek ve dayanıklı, düşük maliyetli, sterilazyon yeteneğine sahip, kimyasal stres çatlamasına karşı dirençli ve biouyumlu olması istenmektedir. Plastik malzemeler doğal olarak antibakteriyel özellik göstermezler. Plastik malzemelere antibakteriyel özellik kazandırmak için antibakteriyel seramik toz katkısı ile polimer matrisli kompozit malzeme üretimi yapılmaktadır. Antibakteriyel seramik tozlar için bir taşıyıcı bünyenin bulunması ve metal iyonlarının yapıya kolay katılması gereklidir. Antibakteriyel plastik kompozit malzemelerin genel bir kullanım alanına sahip olabilmesi için uygun şekillendirme yöntemlerinin de incelenmesi gerekmektedir. Bu neden ile üretilen antibakteriyel polimer kompozit malzemelerin bu özellikleri karşılaması beklenir. Belirtilen durumlardan yola çıkılarak düşük maliyetli başlangıç katkı malzemeleri kullanılarak bakır oksit (CuO-Cu2O) katkılı çinko oksit (ZnO) tozları birlikte çöktürme (coprecipitation) yöntemi ile sentezlenmiştir. Saf PVC ve ağırlıkça %0.25, %1, %5 bakır oksit-ZnO seramik toz katkısına sahip PVC kompozit malzemeler plastik enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretilmiştir. Elde edilen tozların mikro yapıları SEM analiz yöntemi, faz içerikleri XRD analiz yöntemi, moleküler bağ yapısı FTIR analiz yöntemi ile karakterize edilmiştir. Elde edilen enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilen saf PVC ve katkılı polimer matrisli kompozitlerin mikro yapıları SEM analiz yöntemi, faz içerikleri XRD analiz yöntemi, moleküler bağ yapısı FTIR analiz yöntemi, termal özellikleri TG/DTA analiz yöntemi, mekanik özellikleri çekme testi ile karakterize edilmiştir. XRD ve SEM-EDS sonuçları bakır oksit ve çinko oksit varlığını ve başarılı bir şekilde PVC matrisin yapısına katkılandırıldığını göstermekterdir. FTIR analizi, katkı maddesi ve matris arasında fiziksel bir bağ olduğunu göstermektedir. TG/DTA analizine göre; PVC matrisin, bakır oksit-ZnO seramik tozları ile katkılandırılması ile reaksiyon sıcaklıklarını düşürmüştür ve reaksiyonları hızlandırmıştır. Çekme testi ve eğme testi numunesi olarak üretilen kompozit malzemelerin birbirinden ayrılmasıyla çekme numunesinde çapak varlığı ve katkı malzemesinin artmasının topak oluşturması mekanik değerler üzerinde belirgin bir artış ve azalış göstermemiştir. Bakır oksit-ZnO seramik tozları antibakteriyel özellik gösterirken, test şartlarından dolayı kompozit malzemelerde antibakteriyel özellik gözlemlenememiştir.

Abstract:
In medical applications, plastics are generally required to be flexible and durable, low cost, sterile, resistant to chemical stress roofing and biocompatible. Plastic materials do not naturally exhibit antibacterial properties. Polymer matrix composite material is produced with antibacterial ceramic powder additive to give antibacterial properties to plastic materials. For antibacterial ceramic powders, it is necessary to have a carrier structure and easy addition of metal ions to the structure. In order for antibacterial plastic composite materials to have a general use, suitable forming methods should be examined. The antibacterial polymer composite materials thus produced are expected to meet these properties. Based on the specified conditions, copper oxide (CuO-Cu2O) doped zinc oxide (ZnO) powders were synthesized by coprecipitation using low cost starting additives. Pure PVC and PVC composite materials with 0.25%, 1%, 5% copper oxide-ZnO ceramic powder additive are produced by plastic injection molding method. Microstructures of the obtained powders are characterized by SEM analysis method, phase contents XRD analysis method, molecular bond structure by FTIR analysis method. Microstructures of pure PVC and doped polymer matrix composites produced by the obtained injection molding method are characterized by SEM-EDS analysis method, phase contents XRD analysis method, molecular bond structure FTIR analysis method, thermal properties TG / DTA analysis method, mechanical properties tensile test. XRD and SEM results demonstrate the presence of copper oxide and zinc oxide and the successful contribution to the structure of the PVC matrix. FTIR analysis shows that there is a physical bond between the additive and the matrix. According to TG/DTA analysis, the PVC matrix was fueled with copper oxide-ZnO ceramic powders, thus lowering reaction temperatures and accelerating the reactions.. Since the composite materials produced as tensile and bending test samples are separated from each other, there is no significant increase or decrease in mechanical values due to the presence of burr in the tensile sample and the increase of additive material. While copper oxide-ZnO ceramic powders show antibacterial properties, antibacterial properties have not been observed in composite materials due to test conditions.