Elektro çekim yöntemiyle Çinko Borat katkılı P(AN-VAc) nanolif tekstil yüzeylerinin üretimi ve termal karakterizasyonu

Bu çalışmada, poliakrilonitril-ko-vinil asetat (P(AN-VAc)) içerisine farklı oranlarda çinko borat katkılanarak üretilen nanolif tekstil yüzeylerde çinko borat katkısının termal özellikler üzerine etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bunun için dimetilformamid içerisinde %10 konsantrasyonda hazırlanan çinko borat katkılı ve katkısız P(AN-VAc) çözeltilerinden elektroçekim yöntemiyle nanolif tekstil yüzeyleri üretilmiştir. Üretilen çinko borat katkılı ve katkısız nanolif tekstil yüzeylerinin yapısal, morfolojik, fiziksel, mekanik ve termal özelliklerini belirlemek için bazı analiz ve testler yapılmıştır. Yapılan Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve enerji dağılımlı x-ışınları spektroskopisi (EDX) analizleri sonucunda üretilen çinko borat katkılı nanolif yüzeylerde çinko borat varlığı tespit edilmiştir. Üretilen yüzeylerin tarama elektron mikroskobu (SEM) ile morfolojik özellikleri incelenmiş ve tüm numunelerde düzgün nanolif yapısının oluştuğu gözlemlenmiştir. Kopma mukavemeti testleri sonucunda çinko borat katkısının nanolif yüzeylerin mukavemeti ve kopma uzaması değerlerini düşürdüğü tespit edilmiştir. Üretilen nanolif tekstil yüzeylerin termal özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termogravimetrik analiz (TGA), limit oksijen indeksi (LOI) ve dikey yanmazlık testleri ile incelenmiştir. Yapılan termal analiz ve testler sonucunda çinko borat katkısının P(AN-VAc) nanolif tekstil yüzeylerinin termal özelliklerini iyileştirdiği ve çinko borat katkısının artmasıyla numunelerin termal dayanımının da arttığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Çinko borat, Poliakrilonitril, Nanolif, Elektroçekim, Termal karakterizasyon

PDF

___

1. Frushour, B.G, Knorr, R.S., Acrylic Fibers, Fiber Chemistry, Cilt 4, Editörler: Lewin, M., Pearce, E.M., Marcel Dekker Inc., New York, A.B.D., 171-370, 1985.
2. Wade, B., Knorr, R., Polymerization, Acrylic Fiber Technology and Applications, Editör: Masson, J.C., Marcel Dekker Inc., New York, A.B.D., 37-67, 1995.
3. Seventekin, N., Kimyasal lifler, E.Ü. Tekstil ve Konf. Arş. Uyg. Merkezi Yayınları, İzmir, Türkiye, 2001.
4. Bozdoğan, F., Karacan, İ. ve Tiyek, İ., Characterisation of Structure and Properties of a Selection of Polyacrylonitrile (PAN)– Based Acrylic Fibers Produced in Turkey, E.Ü. Tekstil ve Konfeksiyon Araştırma – Uygulama Merkezi Yayınları, 19, ISBN: 975-483-636-1, İzmir, Türkiye, 2004.
5. Tiyek, İ., Akrilik lif üretiminde koagülasyon banyosu parametrelerinin lif fiziksel özelliklerine etkisi üzerine bir araştırma, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2006.
6. Tiyek, İ., Bozdoğan, F., Yaş çekim yöntemiyle akrilik lif üretim safhalarında lif içyapısında meydana gelen değişikliklerin geniş açı x-ışını difraksiyonu ile incelenmesi, Tekstil ve Konfeksiyon Dergisi, 18 (1), 15-22, 2008.
7. Tiyek, İ., Bozdoğan, F., Poliakrilonitril lif üretiminde koagülasyon banyo sıcaklığının lif içyapısına etkisinin geniş açı x-ışınları difraksiyonu ile incelenmesi, Tekstil ve Konfeksiyon Dergisi, 18 (2), 114-120, 2008.
8. Farsani, R.E., Raissi, S., Shokuhfar, A., Sedghi, A., FTIR study of stabilized pan fibers for fabrication of carbon fibers, World Academy of Science, Engineering and Technology, 50, 430-433, 2009.
9. BISFA, “Terminology of ManMade Fibres”, The International Bureau for the Standardisation of Man-Made Fibres, 2000 Edition (replaces the 1994 edition), Brussels-Belgium, 84s, 2000.
10. Saraç, A.S., Özkara, S., Ustamehmetoğlu, B., Özgür, G., Electroinduced polymerization of acrylonitrile in the presence of Ce(IV), J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 37, 2319-2327, 1999.
11. Qiu, G., Tang, Z. L., Huang, N. X., Chen, H. J., Investigations of the copolymerization of acrylonitrile with vinyl acetate and sodium methallylsulfonate, J. Appl. Polym. Sci., 82, 854-860, 2001.
12. Zhang, C., Du, Z., Li, H., Ruckenstein, E., Acrylonitrile-co-vinyl acetate with uniform composition via adiabatic, self-heating copoymerization in a concentrated emulsion, Polymer, 43, 2945-2951, 2002.
13. Tiyek, İ., Bozdoğan, F., Koagülasyon banyo sıcaklığının akrilik liflerinin mikroskobik görünümüne etkisinin incelenmesi, Tekstil ve Konfeksiyon Dergisi, 16 (4), 251-257, 2006.
14. Çetiner, S., Polipirol-poli (akrilonitril-ko-vinil asetat) kompozit ince film ve nanolif oluşumu ve karakterizasyonu, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. İstanbul, 2011.
15. Tiyek, İ., Bozdoğan, F., Akrilik lif üretiminde koagülasyon banyosunun önemi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11 (3), 319-323, 2005.
16. Tiyek, İ., Yazıcı, M., Alma, M.H., Karataş, Ş., The investigation of the electromagnetic shielding effectiveness of multi-layered nanocomposite materials from reduced graphene oxide-doped P(AN-VAc) nanofiber mats/PP spunbond, J. Comp. Mater., 53 (11), 1541-1553, https://doi.org/10.1177/0021998318806973, 2019.
17. Esenceli, N., Bor bileşikleri katkılı poliakrilonitril liflerinin üretimi ve termal özelliklerinin belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş, 2014.
18. Doba Kadem, F., Gülşen, G., Polyester esaslı kumaşlara boya banyosuna ilave edilen borlu kimyasallarla güç tutuşurluk özelliği kazandırılması üzerine bir araştırma, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29 (1), 165-171, 2014.
19. Demirel, M., Cam elyaf takviyeli polyester kompozitlere yanmazlık özelliği kazandırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2007.
20. DPT, Yedinci Beş Yıllık Kalkınma Planı Madencilik ÖİK Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Kimya Sanayii Hammaddeleri Çalışma Grubu Raporu, Ankara, Türkiye, 1995.
21. Akgül, Ö., Farklı bor bileşiklerinden çinko borat üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 2010.
22. Abalı, Y., Gümüş, R., Simitsonit cevherinden çinkoborat üretimi. C.B.Ü. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 2 (14), 1-16, 2010.
23. Cahill, R., Green Chemistry and The Producer: Flame Retardants, MRes in Clean Chemical Technology, 2004-2005.
24. Eltepe, H. E., Balkse, D., Ik, S., Effect of temperature and time on zinc borate species formed from zinc oxide and boric acid in aqueous medium, Ind. Eng. Chem. Res., 46 (8), 2367-2371, 2007.
25. Yüce S., Çinko borat üretimi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2009.
26. Casper, M.E., Fitzsimmons, J.S., Stone, J.J., Meza, A.O., Huang, Y., Ruesink, T.J., O’Driscoll, S.W., Reinholz, G.G., Tissue engineering of cartilage using poly-ε-caprolactone nanofiber scaffolds seeded in vivo with periosteal cells, Osteoarthr. Cartil. 18 (7), 981-991, https://doi.org/10.1016/j.joca.2010.04.009, 2010.
27. Wu J., Hong, Y., Enhancing cell infiltration of electrospun fibrous scaffolds in tissue regeneration, Bioact. Mater., 1 (1), 56-64, 2016.
28. Cagil, E.M., Ozcan, F., Ertul, S., Fabrication of Calixarene Based Protein Scaffold by Electrospin Coating for Tissue Engineering J. Nanosci. Nanotechnol., 18 (8), 5292-5298, 2018.
29. Golmohammadi Rostami, S., Sorayani Bafqi, M.S., Bagherzadeh, R., Latifi, M., Gorji, M., Multi-layer electrospun nanofiber mats with chemical agent sensor function, J. Ind. Text. 45, 467-480, https://doi.org/10.1177/1528083715601507, 2015.
30. Gallo, E., Fan, Z., Schartel, B., Greiner, A., Electrospun nanofiber mats coating—new route to flame retardancy, Polym. Adv. Technol. 22 (7), 1205-1210, https://doi.org/10.1002/pat.1994, 2011.
31. Wiselin, J., Suseela, S.B., Jalaja, B.V., Ramani, S.D.S.P., Prasad, R., Devaraj, S., Shahul, S., Swaminathan, S., A low cost carbon nanofiber based spiral ınductor: ınference and implementation, Adv. Mater. Sci. Eng., 1-8, http://dx.doi.org/10.1155/2014/384917, 2014.
32. Yalcinkaya, B., Yalcinkaya, F., Chaloupek, J., Optimisation of thin film composite nanofiltration membranes based on laminated nanofibrous and nonwoven supporting material, Desalin. Water Treat. 59, 19, https://doi.org/10.5004/dwt.2016.0254, 2017.
33. Yalcinkaya, F., Yalcinkaya, B., Hruza, J., Hrabak, P., Effect of nanofibrous membrane structures on the treatment of wastewater microfiltration, Sci. Adv. Mater. 9, 747-757, https://doi.org/10.1166/sam.2017.3027, 2017.
34. Jabur, A.R., Abbas, L.K., Moosa, S.A., Fabrication of electrospun chitosan/nylon 6 nanofibrous membrane toward metal ions removal and antibacterial effect, Adv. Mater. Sci. Eng., 1-10, https://doi.org/10.1155/2016/5810216, 2016.
35. Yalcinkaya, F., Siekierka, A., Bryjak, M., Surface modification of electrospun nanofibrous membranes for oily wastewater separation, RSC Adv. 7, 56704-56712, https://doi.org/10.1039/C7RA11904F, 2017.
36. Komur, B., Bayrak, F., Ekren, N., Eroglu, M.S., Oktar, F.N., Sinirlioglu, Z.A., Yucel, S., Guler, O., Gunduz, O., Starch/PCL composite nanofibers by co-axial electrospinning technique for biomedical applications, Biomed. Eng. Online 16:40, 1-13, https://doi.org/10.1186/s12938-017-0334-y, 2017.
37. Linh, N.T.B., Min, Y.K., Song, H.Y., Lee, B.T., Fabrication of polyvinyl alcohol/gelatin nanofiber composites and evaluation of their material properties, J. Biomed. Mater. Res.-Part B Appl. Biomater. 95B, 184-191, https://doi.org/10.1002/jbm.b.31701, 2010.
38. Nalwa, H.S., Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, American Scientific Publishers, USA Vols. 1–10, 2004.
39. Zarybnicka, L., Bacovska, R., Nadvornikova, Z., Almonasy, N., Syrovy, T., Application of fluorescent label in polymer nanofibers, Adv. Mater. Sci. Eng., 1-6, https://doi.org/10.1155/2017/7583245, 2017.
40. Li, Q., Liu, J., Xu, S., Progress in research on carbon nanotubes reinforced cementitious composites, Adv. Mater. Sci. Eng., 1-16, https://doi.org/10.1155/2015/307435, 2015.
41. Yalcinkaya F., Hruza, J., Effect of laminating pressure on polymeric multilayer nanofibrous membranes for liquid filtration, Nanomaterials, 8 (5), 1-16, https://doi.org/10.3390/nano8050272, 2018.
42. Yalcinkaya F., Siekierka, A., Bryjak, M., Maryska, J., Preparation of various nanofibrous composite membranes using wire electrospinning for oil-water separation, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 254 (10), 102011, 1-7, 2017.
43. Hou, H., Ge, J.J., Zeng, J., Li, Q., Reneker, D.H., Greiner, A., Cheng, S.Z., Electrospun polyacrylonitrile nanofibers containing a high concentration of well-aligned multiwall carbon nanotubes, Chemistry of Materials, 17 (5), 967-973, 2005.
44. Cengiz Çallıoğlu, F., Silindirli elektro lif çekim yöntemi ile nano lif üretimi, Tekstil ve Mühendis, 20 (91), 35-49, 2013.
45. Tiyek, İ, Gündüz, A., Yalcinkaya, F., Chaloupek, J., Influence of electrospinning parameters on the hydrophilicity of electrospun polycaprolactone nanofibres, J. Nanosci. Nanotechnol., 19 (11), 7251-7260, 2019.
46. Kozanoğlu, G.S., Elektrospining yöntemi ile nanolif üretim teknolojisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006.
47. Düzyer, Ş., Nanoliflerin yüzey özelliklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 2009.
48. Kırıştı, M., Plazma muamele edilmiş kitosan/iletken polimer kompozit nanoliflerinin elektroeğirme yöntemi ile hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 2011.
49. Özdemir, F., Tutuş, A., Bal, B.C., Yüksek yoğunluklu lif levhanın ısı iletkenliği ve limit oksijen indeksi üzerine yanmayı geciktiricilerin etkisi, SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 14, 121-126, 2013.
50. Büyüksırıt, T., Kuleaşan, H., Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ve gıda analizlerinde kullanımı, Gıda Teknolojisi Dergisi, 39 (4), 235-241, 2014.
51. Bozdoğan, F., Karacan, İ., Kitagawa, T., Characterization of structure and properties of polyacrylonitrile-based acrylic fibers, ournal of Materials Science and Technology, 8 (3), 119-142, 2000.
52. Frushour B G, Acrylic Polymer Characterization in the Solid State and in Solution, Acrylic Fiber Technology and Applications, Editör: Masson, J.C., Marcel Dekker Inc., New York, A.B.D., 197-257, 1995.
53. Mark, H.F., Combustion of Polymers and its Retardation: Flame Retardant Polymeric Materials, Plenum Press, New York, 1975. 54. Horrocks, A.R., Textiles, Fire Retardant Materials, Editörler: Horrocks, A.R., Price, D., CRC Press Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England, 128-181, 2001.