Synthesis of zeolite-polymer composites for biological applications
Zeolit-polimer kompozitlerinin biyolojik uygulamalar için sentezi
- Tez No: 201831
- Danışmanlar: PROF. DR. NURCAN BAÇ, PROF. DR. NESRİN HASIRCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Zeolitler, poliüretan, kompozit malzemeler, gümüs iyonu, antibakteriyel, Zeolites, polyurethane, composite materials, silver ion, antibacterial
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Zeolitler tatsız, kokusuz ve saglıga zararlı olmayan nanogözenekli kristal yapıda olan alüminasilikatlardır. Çogunlukla kullanılan alternatiflerinden çok daha ekonomik antibakteriyel malzemelere dönüstürülebilirler. Dayanıklı antibakteriyel malzemelere olan artan talep düsünüldügünde antibakteriyel zeolitler için biyomedikal alanda ve günlük yasamda pek çok potansiyel kullanım alanı oldugu görülür. Antibakteriyel zeolitlerin üretimi için, zeolitin kafes yapısına tutunmus olarak bulunan katyonlar, yüksek dayanımı, güçlü etkisi ve genis spektrumu sebebiyle en çok kullanılan antibakteriyel agır metal olan gümüs iyonuyla degistirilebilir. Toz yapıdaki bu zeolitler bir polimer içinde dolgu malzemesi olarak kullanıldıklarında olası kullanım alanlarının çesitliligi artırılır. Poliüretanlar polimerler içinde çok iyi mekanik özelliklere sahip ve pek çok fiziksel yapıda hazırlanabilen bir sınıftır ve gümüs iyonu içeren zeolitlerin poliüretan içinde dolgu malzemesi olarak kullanılmasının poliüretanın biyomedikal alanda ve tüketici ürünlerinde kullanım çesitliliginin artmasına katkı saglayacagı düsünülmektedir. Bu çalısmada farklı gözenek boyutu ve SiO2/Al2O3 oranına sahip üç çesit zeolit (zeolit Beta, X ve A) hidrotermal yöntemle sentezlendi ve iyon degisimi için gümüs iyonu içeren çözeltilerle isleme tabi tutuldu. Kompozitler iyon degistirilmis zeolitlerin elendikten sonra ince tabaka ya da köpük seklinde hazırlanmıs poliüretan prepolimerinin içine katılmasıyla hazırlandı. Elastomerik ince tabaka halindeki kompozitler kalıplara dökülerek; köpük seklindeki kompozitler ise kabartıcı olarak su kullanılarak hazırlandı. Sıvı ortamda yapılan mikrobiyoloji deneyleri gümüs iyonu yüklü zeolitlerin 500 ppm'lik derisimdeki E. coli bakterisine karsı etkin antibakteriyel özellige sahip oldugunu gösterdi. Kompozitlerin antibakteriyel etkisinin gözlemlenebilmesi için disk difüzyon testi kullanıldı. Kompozit örneklerinin etrafında olusan bakteriyel büyümenin engellendigi alanlar kompozitlerin antibakteriyel etkiye sahip olduklarını gösterdi. Üç çesit zeolit de istenen antibakteriyel özelligi hem elastomerik tabaka halindeki kompozitlere hem de köpük yapıdaki kompozitlere basarıyla kazandırdı. Kompozitlerin mekanik karakterizasyonunda saf PU örnegine göre daha yüksek kopma kuvveti, esneklik modülüsü ve kopma uzaması degerleri elde edildi. Kompozitlerin termal özelliklerinde de önemli bir degisme kaydedilmedi. Böylece zeolitlerin polimerin mekanik yapısını güçlendirdigi ve ısıl özelliklerde bir kötülesmeye sebep olmadıgı kompozitlerin mekanik ve ısıl karakterizasyonuyla gösterildi.
Özet (Çeviri)
Zeolites are nanoporous crystalline aluminosilicates that are tasteless, odorless and nontoxic to humans. They can be tailored into antibacterial agents that are more cost effective than other conventional alternatives. Considering the increasing demand for enduring antibacterial agents, the potential uses of antibacterial zeolites are numerous in medical applications and for everyday household products. To produce antibacterial zeolites, the extra framework cations in the zeolite structures can be exchanged with silver ion (Ag+), the most commonly used antibacterial heavy metal ion due to its high stability, strong activity and broad spectrum. Utilization of antibacterial zeolite powders can be diversified when they are used as fillers in a polymer matrix. Polyurethanes (PU) are a class of polymers which can be prepared in wide range of physical structures with excellent mechanical properties. Ag+ loaded zeolites used as fillers in the PU matrix would contribute to the diversity and efficiency of the PU utilization in many applications including biomedical uses and consumer products. In this study, three types of zeolites, namely; zeolite Beta, X and A with different pores sizes and SiO2/Al2O3 ratios were synthesized hydrothermally and treated with Ag+ containing solution for the exchange of cations. Composites were prepared by incorporation of sieved Ag+ exchanged zeolite particles into biomedical grade PU prepolymers which were prepared either in film or as sponge forms. Films were prepared by molding and foams were prepared in the presence of water as the blowing agent. Liquid media antibacterial tests showed that all of the Ag+-zeolite powders were effective against E. coli at a concentration of 500 ppm zeolite in deionized water. To assess the antibacterial effect of composites against E. coli, disc diffusion tests were carried out. Bacterial growth inhibition zones formed around the composite samples were the evidence of the antibacterial activity in the vicinity of the surface. All three kinds of zeolites successfully introduced the desired antibacterial property to the biomedical grade PU both in elastomeric film and in the foam form. Mechanical characterization of the composites yield higher ultimate tensile strength, modulus of elasticity and elongation at break values compared to control PU. No significant change in thermal properties of the composites was observed. Hence mechanical and thermal characterization of the composites showed that zeolites serve for the reinforcement of the mechanical properties of the polymer and did not cause any deterioration in thermal properties.
Benzer Tezler
- Poli(N-izopropilakrilamit) ile kaplı zeolitlerin hazırlanması ve hemostatik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of zeolites coated with poly(N-isopropylacrylamide) and investigation of their hemostatic properties
CANSU AKAT AYTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL YÜCEL
- Ppy ve Ppy/Zeolit'in sentezi karakterizasyonu ve diklofenak ilaç etkin maddesinin gideriminde kullanımı
Synthesis characterization of Ppy and Ppy/Zeolite and usage in the removal of diclofenac
İREM ECENUR ÇİMLEK
- Effects of using different polymers in post-synthesis treatments of zeolite 4a coatings
Zeolit 4a kaplamalarına uygulanan sentez sonrası işlemde farklı polimerler kullanımının etkileri
ŞAFAK BORA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELKON TATLIER
- Preparation and characterization of polymer zeolite composite membranes
Başlık çevirisi yok
ÖZGENÇ EBİL
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
- Preparation of Chitosan-Zeolite composites for adsorption of textile dyes and analyses of adsorption kinetics
Tekstil bopyalarının adsorpsiyonu için Çitosan-Zeolit kompozitlerinin hazırlanması ve adsorpsiyon kinetiğinin inmcelenmesi
EMRE KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN