Polikaprolakton-nanokiloek asit/gliserol mono oleat nanokompozit filmlerinin kristalizasyon kinetik modelleri
Küçük Resim Yok
Tarih
2013
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
Biodegradable PCL, clay contained composite films, isothermal crystallization kinetics, nonisothermal crystallization kinetics.;Biyobozunur PCL, kil katkılı kompozit filmler, izotermal kristalizasyon kinetiği, izotermal olmayan kristalizasyon kinetiği.;Bu projenin amacı biyobozunur ve toksik olmayan bir polimer olarak PCL'in inorganik ve organik katkılarla karakterizasyon ve kristalizasyonunun incelenmesidir. Inorganik madde olarak kil, organik madde olarak oleik asit ve Gliserol mono oleat (GMO) kullanılmıştır. Kompozit filmler çözgen döküm yöntemi ile hazırlanmış ve çözücü olarak diklorometan kullanılmıştır. Kompozit filmlerin kristalizasyon kinetikleri izotermal ve izotermal olmayan koşullar altında incelenmiştir. İzotermal koşullar için tüm filmler 100 °C'den 40 °C'ye ani olarak soğutulmuş ve 1 saat boyunca kristallendirilmiştir ve kristalizasyon kinetik parametreleri Avrami modeli ile hesaplanmıştır. Avrami sabiti,n, 1,86 - 2,66 değerleri arasında değişmiştir ve kristal büyümesinin 2 boyutlu olduğu anlaşılmıştır. Büyüme hız sabiti, K, değerleri hesaplanmış ve yalnız oleik asit katkısının kristalizasyonu hızlandırdığı, fakat yalnız GMO katkısının yavaşlattığı görülmüştür. Kil ve organik katkı içeren kompozit filmlerin, katkısız PCL'e göre, kristalizasyon hızınını yavaşlattığı izlenmiştir. İzotermal olmayan koşullarda kristalizasyon 2, 5, 10 ve 20 °C/dak. soğutma hızları seçilerek gerçekleştirilmiştir. Kristalizasyon kinetik parametreleri Avrami Jeziorny, Ozawa, Liu-Mo ve Lauritzen Hoffmann metodları ile hesaplanmıştır ve izotermal olmayan koşullar altında, %3 kil katkısının kristallik derecesini arttırdığı ve kristallemeyi hızlandırdığı belirlenmiştir. Ayrıca kompozit filmlerin kristallenme yarı zamanları soğutma hızı arttıkça azalmıştır. Kristalizasyon aktivasyon enerjileri Kissenger ve Augis-Bennett modelleri ile hesaplanmıştır. %3 kil katkısının kompozit filmlerin kristalizasyon enerjilerini düşürdüğü ve kil katkısının çekirdeklendirici ajan olarak etki gösterdiği anlaşılmıştır. Seçilen kompozit filmler, izotermal olmayan koşullar altında ısıtma-soğutma kontrollü Polarize Optik Mikroskop (POM) ile analiz edilmiştir. Elde edilen görüntüler kil katkılı filmlerin daha küçük kristallerden oluştuğu, oleik asitin kristal boyutunu arttırdığı anlaşılmıştır. Bir de yüksek oranda kil katkısının erime sıcaklığını arttırdığı ve oleik asit katkısının kristallenmeyi hızlandırdığı anlaşılmıştır. Kompozit filmlerin ürün özellikleri FTIR, SEM, optik tensiyometre, XRD ve çekme test analiz cihazları ile incelenmiştir. FTIR analizi sonucunda PCL ve kil'e ait karakteristik pik değerleri görülmüştür. SEM fotoğraflarından kompozit filmlerin gözenekli bir yapıya sahip olduğu ve katkı maddeleri ile değişkenlik gösteren yüzey özellikleri gösterilmiştir. Optik tensiyometre ölçümleri sonucunda organik katkılar ile yüzeydeki kontak açısının azaldığı ve ıslanabilirliğin arttığı anlaşılmıştır. XRD analizleri sonucunda kil yapılarının tabakalar halinde kompozit filmler içinde dağıldığı anlaşılmıştır. Ayrıca kristal yapı da incelenmiştir ve kil katkısı ile kristal kalınlığının arttığı anlaşılmıştır. Kompozit filmlerin mekanik çekme özellikleri incelenmiş ve PCL'in esnek bir yapıya sahip olduğu, bunun kil ve organik katkılar ile esnek ve mukavemetli bir yapının oluşturduğu anlaşılmıştır. Pukanszky modeli ile PCL-kil arayüzeyindeki uyumluluk incelenmiştir ve organik katkının PCL-kil arayüzeyinde uyumlaştırıcı etki yarattığı tespit edilmiştir. Termal ve biyobozunur özellikler sırasıyla TGA ve toprakta bozunma testleri ile incelenmiştir. Termal bozunma sıcaklığının ve bozunma sonrası kalan kül miktarının kil katkısı ile arttığı anlaşılmıştır. Termal aktivasyon enerji değerleri Brodio modeli ile hesaplanmıştır ve oleik asit katkısı ile GMO katkılı filmlere göre daha az yanıcı filmler elde edildiği anlaşılmıştır. Simüle toprakta biyobozunurluk testleri 9 ay boyunca sürdürülmüştür. Test öncesi ve sonrası yapılan XRD ve FTIR analizlerinden öncelikle filmlerin amorf yapılarının bakteriler tarafından sindirildiği anlaşılmıştır. Katkılar PCL'in biyobozunurluğunu hızlandırmıştır. Deneysel ve istatistiksel analiz sonuçları PCL kristalizasyonunun izotermal ve izotermal olmayan koşullar altında inorganik ve organik katkılarla kontrol edilebildiğini göstermiştir. Kristallik ve ürün özellikleri arasında ilişki fiziksel, yapısal ve mekanik, izotermal ve izotermal olmayan koşullarda kristalizasyon kinetikleri ve bozunma mekanizmaları ile açıklanmaya çalışılmıştır. Bu yeni kompozit malzemeler iyileştirilmiş özellikleri ile aktif ambalaj, ilaç salınım sistemleri, doku mühendisliği ve kalp-damar operasyonlarında kullanılabilir.
Açıklama
Araştırma Projesi -- Ege Üniversitesi, 2013
