ELEKTRO ÇEKİM YÖNTEMİ İLE HALOYSİT KATKILI BİYO-BAZLI TERMOPLASTİK POLİÜRETAN NANOLİF ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Bu çalışmada, elektro çekim tekniği kullanılarak biyokompozit nanolif üretimi amaçlanmakta olup biyokompozit yapınınoluşturulabilmesi için biyo-bazlı termoplastik poliüretan (BioTPU) ile yerli kaynaklardan elde edilen haloysit (HST) mineralikullanıldı. Düzgün morfolojiye sahip nanolif üretimi için elektro çekim parametreleri optimize edilerek en uygun parametreye sahippolimer çözeltisi belirlendi ve farklı konsantrasyonlarda HST katkılı BioTPU nanolifleri üretildi. Çalışmalar sırasında, haloysitin lifmorfolojisi üzerine etkilerini görmek için elektro çekim işleminden önce rotasyonel reometre ile çözeltilerin reolojik davranışlarıincelendi. Elde edilen nanoliflerin yüzey morfolojilerini görüntülemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı.Nanoliflerin yapısına eklenen haloysitin, nanolif hidrofilitesi üzerinde yaptığı etkileri gözlemlemek için temas açısı analizlerigerçekleştirildi. Reoloji sonuçlarına göre haloysitin çözelti viskozitesini belli bir konsantrasyona kadar (% 0.3 HST) arttırdığı dahasonra viskozite, depolama modülü (G') ve kayıp modül (G'') değerleri üzerinde düşmelere neden olduğu tespit edildi. SEM’den alınangörüntüler doğrultusunda, haloysitin nanoliflerin yapısına tutunduğu görüldü. Ayrıca yapıya eklenen haloysitin lif çaplarını arttırdığıve lif ekseni boyunca, lif kesitinin üniform olarak dağılmadığı tespit edildi. Nanoliflere ait temas açısı analizi sonuçlarına göre eldeedilen nanoliflerin hidrofobik bir yüzeye sahip olduğu ve haloysitin, nanolifilerin temas açılarını azalttığı sonucuna varıldı.

PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF HALLOYSITE FILLED BIO-BASED THERMOPLASTIC POLYURETHANE NANOFIBERS VIA ELECTROSPINNING METHOD

In this study, it was aimed to produce biocomposite nanofibers by using electrospinning technique and to form biocomposite structure, bio-based thermoplastic polyurethane (BioTPU) and halloysite (HST) mineral obtained from natural sources were used. Electrospinning parameters have been optimized for the production of nanofibers with smooth morphology and the polymer solution with the most suitable parameter was determined. Different concentrations of HST filled BioTPU nanofibers were produced and the rheological behavior of the solutions was investigated with a rotational rheometer before electrospinning to observe the effects of halloysite on fiber morphology. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis was carried out to determine the chemical composition of acquired nanofibers, and scanning electron microscopy (SEM) was used to monitor surface morphologies. Contact angle measurements were carried out to observe the effects of halloysite on the hydrophilicity of nanofiber. According to rheology results, it has been found out that the solution viscosity, storage modulus (G') and loss modulus (G'') of halloysite increased up to a certain concentration (0.3 % HST), but later caused falls on viscosity. According to the results of FTIR analysis, there is no chemical bond between halloysite and BioTPU, but SEM images show that halloysite was added to the structure of nanofibers. It was also found that the halloysite added to the structure increased the fiber diameters and that the fiber cross-section was not uniformly distributed along the fiber axis. The results of contact angle analysis indicated that acquired nanofibers have hydrophobic surface and the added halloysite decreases contact angles of nanofibers.

___

  • 1. De Marco, B. A., Rechelo, B. S., Totoli, E. G., Kogawa, A. C., & Salgado, H. R. N., (2019), Evolution of green chemistry and its multidimensional impacts: a review, Saudi Pharmaceutical Journal, 27(1), 1–8.
  • 2. Correa, J. P., Montalvo-Navarrete, J. M., & Hidalgo-Salazar, M. A., (2019), Carbon footprint considerations for biocomposite materials for sustainable products: a review, Journal of Cleaner Production, 208, 785–794.
  • 3. Fowler, P. A., Hughes, J. M., & Elias, R. M., (2006), Biocomposites: technology, environmental credentials and market forces, Journal of the Science of Food and Agriculture, 86, 1781– 1789.
  • 4. Jawaid, M., Sapuan, S. M., & Alothman, O. Y. (Eds.), (2017), Green biocomposites manufacturing and properties, Springer International Publishing, Gewerbestrasse.
  • 5. Reddy, M. M., Vivekanandhan, S., Misra, M., Bhatia, S. K., Mohanty, A. K, (2013), Biobased plastics and bionanocomposites: Current status and future opportunities, Progress in Polymer Science 38, 1653– 1689.
  • 6. Yoruç, A. B. H., Uğraşkan, V., (2017), Yeşil Polimerler ve Uygulamaları, Afyon Kocatepe University Journal of Sciences and Engineering, 017102 (318-337).
  • 7. Rao, M. G., Bharathi, P., & Akila, R. M., (2014), A comprehensive review on biopolymers, Scientific Reviews & Chemical Communications, 4(2), 61–68.
  • 8. Hassan, M. E., Bai1, J., Dou, D. Q., (2019), Biopolymers; Definition, Classification and Applications, Egypt. J. Chem. Vol. 62, No. 9. pp. 1725 – 1737.
  • 9. Armentano, I., Bitinis, N., Fortunati, E., Mattioli, S., Rescignano, N., Verdejo, R., Lopez-Manchado, M. A., & Kenny, J. M., (2013), Multifunctional nanostructured PLA materials for packaging and tissue engineering, Progress in Polymer Science, 38, 1720–1747.
  • 10. European Bioplastics, (2018). What are bioplastics? Material types, terminology, and labels – an introduction, Berlin.
  • 11. Niaounakis, M., (Ed.), (2015), Biopolymers: applications and trends, William Andrew Publishing, New York.
  • 12. Liu, Z., & Kraus, G. (Eds.), (2015)., Green materials from plant oils, The Royal Society of Chemistry, Cambridge.
  • 13. Mohanty, A. K., Misra, M., & Drzal, L. T. (Eds.), (2005), Natural fibers, biopolymers, and biocomposites, CRC Press and Taylor & Francis Group, USA.
  • 14. Pilla, S. (Ed.), (2011), Handbook of bioplastics and biocomposites engineering applications, Scrivener Publishing, USA.
  • 15. Salvatella, D., (2016, Ocak), BioTPU, Bioplastics Magazine, s.56.
  • 16. Luong, N. D., Sinh, L. H., Minna, M., Jürgen, W., Torsten, W., Matthias, S., & Jukka, S., (2016), Synthesis and characterization of castor oil-segmented thermoplastic polyurethane with controlled mechanical properties, European Polymer Journal, 81, 129–137.
  • 17. Choi, W.J., Kim, S.H., Kim, Y.J. & Kim, S.C., (2004), Synthesis of Chain-Extended Organifier and Properties of Polyurethane/Clay Nanocomposites, Polymer, 45, 6045-6057.
  • 18. Seydibeyoğlu, M.O., Demiroğlu, S., Atagur, M., & Yanar Ocaktan, S., (2017), Modification of Clay Crystal Structure with Different Alcohols, Scientific Research Publishing, 8 (11), 709-715.
  • 19. Massaro, M., Lazzara, G., Milioto, S., Noto, R., & Riela, S., (2017), Covalently modified halloysite clay nanotubes: synthesis, properties, biological and medical applications, Journal of Materials Chemistry B, 5(16), 2867–2882.
  • 20. Pattanayak, A., & Jana, S. C., (2005), Synthesis of thermoplastic polyurethane nanocomposites of reactive nanoclay by bulk polymerization methods, Polymer, 46, 3275–3288.
  • 21. Churchman, G. J., & Carr, R. M., (1972), Stability fields of hydration states of a halloysite. American Mineralogist, 57, 914– 923.
  • 22. Rooj S., Das A., Thakur V., Mahaling R. N., Bhowmick A. K., & Heinrich, G., (2010), Preparation and properties of natural nanocomposites based on natural rubber and naturally occurring halloysite nanotubes, Materials and Design, 31(4), 2151–2156.
  • 23. Üner, G., (2017), 3-Aminopropiltrietoksisilan (APTS) ile modifiye polimer/halloysit nanotüplerinin tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Hacettepe Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • 24. Kamble, R., Ghag, M., Gaikawad, S., & Panda, B. K., (2012), Halloysite nanotubes and applications: a review, Journal of Advanced Scientific Research, 3(2), 25–29.
  • 25. Wei, Q., (2012), Functional Nanofibers and their Applications, Woodhead Publishing, Cambridge, UK.
  • 26. Lou, L., Osemwegie, O., & Ramkumar, S. S, (2020), Functional nanofibers and their applications, Industrial & Engineering Chemistry Research, 59, 13, 5439-5455.
  • 27. Subbiah, T., Bhat, G. S., Tock, R. W., Parameswaran, S., Ramkumar S. S, (2005), Electrospinning of Nanofibers, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, 557–569.
  • 28. Kenry, & Lim, C. T., (2017), Nanofiber technology: current status and emerging developments, Progress in Polymer Science, 70, 1– 17.
  • 29. Greiner, A., & Wendorff, J. H., (2007), Electrospinning: a fascinating method for the preparation of ultrathin fibers, Angewandte Chemie International Edition, 46, 5670–5703.
  • 30. Chronakis, I. S., (2005), Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibers using electrospinning process–a review, Journal of Materials Processing Technology, 167, 283–293.
  • 31. Huang, Z. M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., & Ramakrishna, S., (2003), A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites, Composites Science and Technology, 63(15), 2223–2253.
  • 32. Thenmozhi, S., Dharmaraj, N., Kadirvelu, K., & Kim, H. C., (2017), Electrospun nanofibers: new generation materials for advanced applications, Materials Science and Engineering: B, 217, 36–48.
  • 33. Güçlü, S., (2012), İki farklı polimerden simultane olarak elektrospinning yöntemiyle nanolif ve membran üretimi, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
  • 34. Barnes, C. P., Scott, A. S., Sell, S. A., Boland, E. D., Simpson, D. G., & Bowlin, G. L., (2007), Nanofiber technology: designing the next generation of tissue engineering scaffolds, Advanced Drug Delivery Reviews, 59(14), 1413–1433.
  • 35. Reneker, D. H., & Yarin, A. L., (2008), Electrospinning jets and polymer nanofibers, Polymer, 49, 2387–2425.
  • 36. Dinç, H., (2013), Polivinil borat sentezi; elektrospin yöntemiyle nanofiber hazırlanması ve karakterizasyonu, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Selçuk Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
  • 37. Haider, A., Haider, S., Kang, I. K., (2018), A comprehensive review summarizing the effect of electrospinning parameters and potential applications of nanofibers in biomedical and biotechnology, Arabian Journal of Chemistry (2018) 11, 1165–1188.
  • 38. Düzyer, Ş., (2014), Elektro çekim (Electrospinning) yöntemiyle üretilen polyester nanoliflerin medical alanda kullanılabilirliklerinin araştırılması, (Yayımlanmamış doktora tezi), Uludağ Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
  • 39. Haghi, A. K., & Akbari, M., (2007), Trends in electrospinning of natural nanofibers, Physica Status Solidi (A) Applications and Materials, 204(6), 1830–1834.
  • 40. Tan, S. H., Inai, R., Kotaki, M., & Ramakrishna, S., (2005), Systematic parameter study for ultra-fine fiber fabrication via electrospinning process, Polymer, 46(16), 6128–6134.
  • 41. Fong, H., Chun, D., & Reneker, H., (1999), Beaded nanofibers formed during electrospinning, Polymer, 40(16), 4585–4592.
  • 42. Sill, T. J., & Von Recum, H. A., (2008), Electrospinning: applications in drug delivery and tissue engineering, Biomaterials, 29(13), 1989-2006.
  • 43. Kaplaner, S., (2010), Farklı montmorillonit tipi killer kullanılarak polianilin nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi), İstanbul Teknik Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
  • 44. Nascimento, G. M., Constantino, V. R. L., Landers, R., & Temperini, M. L. A., (2006), Spectroscopic characterization of polyaniline formed in the presence of montmorillonite clay, Polymer, 47, 6131–6139.
  • 45. Osswald, T., & Rudolph, N. (Eds.), (2014), Polymer rheology fundamentals and applications, Carl Hanser Verlag GmbH & Company KG., Munich.
  • 46. Rošic, R., Pelipenko, J., Kocbek, P., Baumgartner, S., Bešter- Rogač, M., & Kristl, J., (2012), The role of rheology of polymer solutions in predicting nanofiber formation by electrospinning, European Polymer Journal, 48, 1374–1384.
  • 47. Liu, M., Li, W., Rong, J., & Zhou, C., (2012), Novel polymer nanocomposite hydrogel with natural clay nanotubes, Colloid Polymer Science, 290, 895–905.
  • 48. Demiroğlu Mustafov, S., Misra, M., Mohanty, A., & Seydibeyoğlu, M.O., (2019), Fabrication of conductive Lignin/PAN carbon nanofiber with enhanced graphene for the modified electrode, Carbon, 147, 262-275.
  • 49. Yu, J. H., Fridrikh, S. V., & Rutledge, G. C., (2006), The role of elasticity in the formation of electrospun fibers, Polymer, 47, 4789– 4797.
  • 50. Jung, Y. C., & Bhushan, B., (2009), Wetting behavior of water and oil droplets in three-phase interfaces for hydrophobicity/philicity and oleophobicity/philicity, Langmuir, 25(24), 14165–14173.
  • 51. Nosonovsky, M., & Bhushan, B. (2009), Superhydrophobic surfaces and emerging applications: non-adhesion, energy, green engineering, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 14(4), 270–280.
  • 52. Çalış, T., (2007), Poliüretan-kil nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi), İstanbul Teknik Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
  • 53. Ma, M., Mao, Y., Gupta, M., Gleason, K. K., & Rutledge, G. C., (2005), Superhydrophobic Fabrics Produced by Electrospinning and Chemical Vapor Deposition, Macromolecules, 38, 9742–9747.
  • 54. Huang, F. L., Wang, Q. Q., Wei, Q. F., Gao, W. D., Shou, H. Y., & Jiang, S. D., (2010), Dynamic wettability and contact angles of poly(vinylidene fluoride) nanofiber membranes grafted with acrylic acid, eXPRESS Polym Lett, 4, 551–558.
  • 55. Haghi, A. K., & Akbari, M., (2007), Trends in electrospinning of natural nanofibers, Phys Status Solidi A, 204, 1830–1834.
  • 56. Ziabari, M., Mottaghitalab, V., & Haghi, A. K., (2009), In Nanofibers: Fabrication, Performance, and Applications, Chang, W. N., (Ed.); Nova Science Publishers: USA.
  • 57. Ramakrishna, S., Fujihara, K., Teo, W. E., Lim, T. C., & Ma, Z. (Eds.), (2005), An introduction to electrospinning and nanofibers, World Scientific Co, Singapore.
  • 58. Doshi, J., & Reneker, D. H., (1995), Electrospinning process and applications of electrospun fibers, Journal of Electrostatics, 35, 151–160.
  • 59. Kiremitler, N. B., (2016), Elektroeğirme yöntemiyle nano gümüş katkılı polikaprolakton hidroksiapatit (PCL/HA-AG) nanolif üretimi ve karakterizasyonu, (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi), Erciyes Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri.
  • 60. Motamedi, A. S.,Mirzadeh, H., Hajiesmaeilbaigi, F., Khoulenjani, S. B., & Shokrgozar, M. A. (2017), Effect of electrospinning parameters on morphological properties of PVDF nanofibrous scaffolds, Progress in Biomaterials, Volume 6, Pages 113–123.
  • 61. Wang, M., Yu, J. H., Hsieh, A. J., & Rutledge, G. C., (2010), Effect of tethering chemistry of cationic surfactants on clay exfoliation, electrospinning and diameter of PMMA/clay nanocomposite fibers, Polymer, 51, 6295–6302.
  • 62. Petras, D., Slobodian, P., Pavlínek, V., Sáha, P., & Kimmer, D. (2011), The effect of PVAc solution viscosity on diameter of PVAc nanofibres prepared by technology of electrospinning, Novel Trends in Rheology IV AIP Conf. Proc. 1375, 312-319.
  • 63. Zhang, Y., Chen, Y., Zhang, H., Zhang, B., & Liu, J., (2013), Potent antibacterial activity of a novel silver nanoparticlehalloysite nanotube nanocomposite powder, Journal of Inorganic Biochemistry, 118, 59–64.
Tekstil ve Mühendis-Cover
  • ISSN: 1300-7599
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1987
  • Yayıncı: TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kanarya Otu (Senecıo Vernalıs) Bitkisinin Doğal Boyamacılıkta Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Deniz Mutlu ALA, Gamze Gülşen BAKICI

Tekstil Takviyeli Beton Üretiminde Kullanılmak Üzere Yüksek Performanslı Hibrit İplik Geliştirilmesi Ve Üretim Parametrelerinin Optimizasyonu

Mutlu KURBAN, Osman BABAARSLAN

Çok elyaflılar anlaşması ülkelerin tekstil sektöründeki uzmanlaşma düzeyini nasıl etkilemiştir?

Birol ERKAN, Elif Tuğçe BOZDUMAN

Kayak Giysilerinde Vücuda İyi Uyumun Sağlanabilmesi İçin Vücut Ölçülerinin Dinamik Duruşlardaki Yüzdesel Değişimlerinin Hesaplanması

Derya TAMA, Ziynet ÖNDOĞAN

KUMAŞLARDA HATAYI YEREL OLARAK ARAYAN DENETİMSİZ BİR SİSTEM

Fatma Günseli YAŞAR ÇIKLAÇANDIR, SEMİH UTKU, HAKAN ÖZDEMİR

KANARYA OTU (SENECIO VERNALIS) BİTKİSİNİN DOĞAL BOYAMACILIKTA KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Deniz Mutlu ALA, Gamze Gülşen BAKICI

KAYAK GİYSİLERİNDE VÜCUDA İYİ UYUMUN SAĞLANABİLMESİ İÇİN VÜCUT ÖLÇÜLERİNİN DİNAMİK DURUŞLARDAKİ YÜZDESEL DEĞİŞİMLERİNİN HESAPLANMASI

Derya TAMA, Ziynet ÖNDOĞAN

LAMİNASYON TEKNİĞİ İLE ÜRETİLEN SİM İPLİKLERDEN ÖRÜLEN KUMAŞLARIN TEKSTİL TERBİYE İŞLEMLERİNE KARŞI DAYANIMININ İNCELENMESİ

ELİF YILMAZ, Sevda ALTAŞ, Nildeniz ADMAN, Burçin YALÇIN ÖZKAN

Elektro Çekim Yöntemi ile Haloysit Katkılı Biyo-Bazlı Termoplastik Poliüretan Nanolif Üretimi ve Karakterizasyonu

Ecem AKIN, Sibel DEMİROĞLU MUSTAFOV, Elif ALYAMAÇ, Mehmet Özgür SEYDİBEYOĞLU

TEKSTİL TAKVİYELİ BETON ÜRETİMİNDE KULLANILMAK ÜZERE YÜKSEK PERFORMANSLI HİBRİT İPLİK GELİŞTİRİLMESİ VE ÜRETİM PARAMETRELERİNİN OPTİMİZASYONU

Mutlu KURBAN, Osman BABAARSLAN