Processing by electrospinning method and characterization of poly(lactic acid) and poly(lactic acid)-based composite nanofibers
Poli(laktik asit) ve poli(laktik asit) bazlı kompozit nanofiberlerin elektroeğirme metodu ile prosesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 737092
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 160
Özet
Elektroeğirme yöntemi yüksek yüzey alanı/hacim oranına sahip nanofiberlerin üretiminde çok yönlü, uygun maaliyetli ve elverişli bir tekniktir. Elektroeğirme ile nanofiberlerin yüksek gözeneklilik, küçük gözenek boyutu ve yüksek yüzey alanı/hacim oranı gibi özelliklerinin elde edilebilirliği, bu yöntemin aralıksız, uzun ve nanometre ölçekli çapa sahip fiberler geliştirmek için nihayetinde yaygın bir teknik haline gelmesinin önemli nedenlerinden bazılarıdır. Ayrıca bu avantajlar üretilen nanofiberlerin endüstride ve akademik araştırmalarda çeşitli uygulamalar için uygun bir nanomalzeme sınıfı olmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, saf polilaktik asit (PLA) nanofiberlerinin üretimi için elektroeğirme proses parametrelerinin (çözelti besleme hızı, toplama uzaklığı ve voltaj), ve çözücü oranı ile çözelti konsantrasyonu değiştirilerek çözelti özelliklerinin optimize edilmesi amaçlanmıştır. Buna ek olarak, polietilen glikol (PEG) ve halloysit nanotüplerin (HNT'ler) eklenmesinin nanofiberlerin performansına etkisi de PLA/PEG ve PLA/HNT nanofiberleri üretilerek incelenmiştir. Ayrıca, çözelti hazırlama yöntemlerinin, PLA/PEG/HNT nanofiberlerin özellikleri üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Elde edilen tüm dokumalar morfolojileri, mekanik ve termal özellikleri açısından karakterize edilmiştir. Ek olarak oluşturulan nanofiber dokumalar üzerinde su temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, ağırlıkça %13 polimer solüsyonu konsantrasyonu, 1 ml/saat çözelti besleme hızı, 20 cm toplama uzaklığı, 20 kV voltaj ve hacimce 80/20 oranında kloroform (CHL)/dimetilformamid (DMF) çözücü sisteminin saf PLA'nın elektroeğirme işlemi için optimum parameter değerleri olduğunu göstermiştir. Ek olarak ağırlıkça %15 PEG ve ağırlıkça %0.5 HNT ilavesi sırasıyla PLA/PEG ve PLA/HNT nanofiber dokumaları için gelişmiş mekanik özelliklerle sonuçlanmıştır. Sonuçlar, PLA/PEG ve PLA/HNT nanofiberlerinin çekme mukavemet değerlerinin optimum koşullarda saf PLA nanofiber dokumasına kıyasla sırasıyla %80 ve %13 arttığını ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, PLA/PEG ve PLA/HNT dokumaları için kristallik derecesi sırasıyla %38 ve %22 olarak bulunurken, saf PLA numunesi için %15 olarak hesaplanmıştır. PLA/PEG/HNT nanofiberlerinin elektroeğirmesi için, HNT'lerin süspansiyonunun, PLA ve PEG eklenmeden önce 30 dakika boyunca sonikasyona tabi tutulduğu ve çözeltinin 4 saat boyunca manyetik karıştırıcı ile karıştırıldığı çözelti hazırlama yöntemi, nanofiberlerin performansının artmasını sağlamıştır. Çekme testi sonuçları saf PLA nanofiberlerine kıyasla PLA/PEG/HNT numuneleri için gerilme mukavemeti ve gerilme modülünün sırasıyla %95 ve %27 arttığını göstermiştir. Nanofiber dokumalarının bozunma sıcaklığı bu çalışmada yer alan parametrelerle önemli ölçüde değişmemiştir.
Özet (Çeviri)
Electrospinning method is a versatile, cost-effective and viable technique to produce nanofibers with high ratios of surface area to the volume. The ability to obtain characteristics of the nanofibers via electrospinning, i.e., small pore size, high porosity and surface area/volume ratio, are some of the significant reasons why this method has eventually become a widespread technique for developing continuous and long fibers with nanometer-scale diameters. Furthermore, these advantages enable the produced nanofibers to be a class of nanomaterials suitable for various applications in industry and academic research. In this study, it is aimed to optimize the electrospinning process parameters (i.e., solution feed rate, tip-to-collector distance and applied voltage) and solution properties by changing the solvent ratio and solution concentration for the neat polylactic acid (PLA) nanofiber production. Furthermore, the effect of polyethylene glycol (PEG) and halloysite nanotubes (HNTs) addition on the performance of nanofibers was also investigated by generating PLA/PEG and PLA/HNT nanofibers. Also, the influence of solution preparation methods on properties of PLA/PEG/HNT nanofibers were studied. All the prepared mats were characterized in terms of their morphology, thermal and mechanical properties. In addition, water contact angle measurements were performed on the generated nanofibrous mats. The obtained results indicated that 13 wt.% of polymer solution concentration, 1 ml/h of feed rate, 20 cm of tip-to-collector distance, 20 kV of applied voltage and 80/20 v/v chloroform (CHL)/dimethylformamide (DMF) solvent ratio were the optimum parameter values for the electrospinning of neat PLA. Moreover, inclusion of 15 wt.% PEG and 0.5 wt.% HNT resulted in enhanced mechanical properties of the nanofibrous PLA/PEG and PLA/HNT mats, respectively. The results revealed that the tensile strength value of PLA/PEG and PLA/HNT nanofibers increased by 80% and 13%, respectively compared to the neat PLA nanofibrous mat at the optimum conditions. Also, degree of crystallinity was found to be 38% and 22% for PLA/PEG and PLA/HNT mats, respectively while it was calculated as 15% for the neat PLA sample. For the electrospinning of PLA/PEG/HNT nanofibers, the solution preparation method in which HNTs suspension were sonicated for 30 mins before adding PLA and PEG to the solution and magnetically stirred for 4 hours, led to enhanced performance of the nanofibers. The tensile test results indicated that the tensile strength and tensile modulus increased by 95% and 27% for PLA/PEG/HNT samples, respectively compared to neat PLA nanofibers. The decomposition temperature of the nanofibrous mats did not significantly change with the parameters of the study.
Benzer Tezler
- PVA/kopolimer-g-PLA/organik kil/AgNO3 nanokompozitlerinin ve nanoliflerinin sentezi, karakterizasyonu ve antibakteriyel özellikleri
Synthesis, characterization and antibacterial acti̇vi̇ti̇es of PVA/copolymer-g-PLA/organoclay/AgNO3 nanocomposites and nanofibers
NİLUFER NAGİZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAKİR RZAYEV
- Nanofibers of poly(Anthranilic acid)/polyacrylonitrile blends
Poly(Anthranılıc acıd)/polyacrylonıtrıle polimerlerinden nanolif eldesi
DİĞDEM GİRAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ
- Electrospun nanofibers of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) composites
Poly(3,4-ethylenedıoxythıophene) kompozitlerinin elektroçekim yöntemi ile nanolif eldesi
BAŞAK DEMİRCİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Allil triklorsilan ve diklormetil vinilsilan monomerlerinden üretilen polikarbosilin polimerlerinin elektroeğirme yöntemi ile fiberlerinin üretilmesi
Fiber production of polycarbosilyne synthesized using allyl trichlorosilane and chloromethyl vinyl silane monomers by electrospinning method
HAYRİYE ONAY
- Elektrostatik eğirme yöntemi ile polibütilen süksinat esaslı nanoliflerin hazırlanması, karakterizasyonu ve doxorubicin salımında kullanımı
The preparation and characterization of polybutylene succinate based nanofibers via electrospinning and their use for doxorubicin release
ESRA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
KimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL PEKEL BAYRAMGİL