Akademik Veri Yönetim Sistemi
Erdoğan Ü. H. (Yürütücü), Erkan G., Seydibeyoğlu M. Ö.
TÜBİTAK Projesi, 2019 - 2021
Yirminci yüzyılın başlarında insanoğlunun tanıştığı sentetik polimerler, günümüzde birçok endüstriyel üründe hammadde olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte günlük hayatın her noktasında yaygın olarak kullanılan sentetik polimer esaslı ürünlerin insan sağlığı üzerindeki etkileri ile ilgili kaygılar ve sentetik atıkların yarattığı çevre kirliliği problemleri endüstriyel uygulamalar için yeni hammaddeler ve üretim süreçlerinin geliştirilmesi zorunluluğunu doğurmuştur. Bu kapsamda sentetik polimerlerin geri dönüşümünden elde edilen ürünler ile sürdürülebilirliğin sağlanması ve yenilenebilir kaynaklardan üretilen biyoesaslı polimerlerden endüstriyel hammaddeler elde edilmesi iki önemli açılım olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle günümüzde biyoesaslı polimerlerin sentezi, çeşitleri, özellikleri ve nihai ürüne dönüştürülmesi ile ilgili çok sayıda araştırma yapılmaktadır. Yenilenebilir hammaddeden elde edilen biyoesaslı polimerlerden sadece bir kısmı biyobozunur özelliktedir. Biyobozunur polimerlerden çeşitli lif çekim yöntemleri kullanılarak tekstil liflerinin elde edilmesi üzerine akademik ve ticari çalışmalar yapılmaktadır. Biyobozunur poliesterler gibi termoplastik polimerlerden eriyikten lif çekimi ile üretilen liflerin ise gelecekte sentetik liflerin yerini alması beklenmektedir. Doğal ve sentetik lif üretiminde dünyada önemli bir paya sahip olan ancak biyobozunur lif üretimi bulunmayan ülkemizin tekstil sektöründeki rekabet gücünü sürdürebilmesi için bu alandaki yeni ve fonksiyonel hammaddeler ile ilgili Ar&Ge çalışmalarını artırması gerekmektedir. Bu kapsamda bu projenin konusu biyobozunur bir poliester olan polikaprolakton (PCL) polimerinden eriyikten lif çekimi yöntemi kullanılarak mikrokapsül katkılı fonksiyonel liflerin üretilmesi, bu liflerin özelliklerinin incelenmesi ve bu liflerden nihai bir ürün örneğinin elde edilmesi olarak belirlenmiştir.
Projede ilk olarak katkısız PCL lifi üretimi üzerinde çalışmalar gerçekleştirmiştir. PCL polimeri ile eriyikten lif çekiminde ekstrüzyon sıcaklıkları, düze sıcaklıkları, sarım hızı ve germe çekme oranları gibi üretim parametrelerinin lif çekilebilirliği ve lif özelliklerine etkisi incelenmiştir. Katkısız multifilament üretimi sonrasında, kabuk polimeri olarak biyobozunur PHBV polimerinin, çekirdek maddesi olarak Momordica Charantia L. bitkisi zeytinyağında ekstresinin kullanıldığı mikrokapsül üretimleri gerçekleştirilmiştir. Mikrokapsül üretiminde emülsiyon/çözücü uzaklaştırma yöntemi kullanılmıştır. Projenin son aşamasında mikrokapsül katkılı PCL multifilamentler üretilmiş ve bu liflerden örme kumaşlar elde edilmiştir. Proje kapsamında elde edilen ara ve nihai ürünler çeşitli analizlere tabi tutularak, analiz sonuçları literatür ile karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Analiz sonuçları; boyutları 0,5 mikrondan küçük, termal özellikleri lif çekimi için uygun ve etken madde olarak Momordica Charantia L. bitkisinin zeytinyağında ekstresi içeren mikrokapsüllerin başarılı bir şekilde elde edildiğini ve fonksiyonel özellikler olmak üzere dört ana başlıkta incelenmiştir. Lif örneklerinin yüzey ve kesit özelliklerini incelemek için çekilen optik mikroskop ve elektron mikroskop görüntüleri liflerin morfolojik özelliklerinde katkı maddesi varlığında bir bozulma olmadığını ve katkı maddesinin homojen dağılıma sahip olduğunu göstermiştir. FTIR analiz sonuçları lifleri oluşturan tüm bileşenlerin benzer elementel özelliklere sahip olmasından kaynaklı tüm liflerin benzer fonksiyonel gruplar içerdiğini göstermiştir. Lif içyapılarını incelemek için yapılan XRD ve polarize mikroskop analizleri sonucunda, örneklerin kristal yapılarında farklılıklar olmadığı belirlenmiştir. Beklenildiği gibi mikrokapsül ilavesi liflerin termal özelliklerinde sistematik ve belirgin bir değişikliğe neden olmamıştır. Mikrokapsül katkısı PCL liflerin nem içeriğinde bir miktar artışa neden olurken liflerin mukavemet değerlerinde önemli bir değişiklik saptanmamıştır. Biyobozunurluk testlerinde liflerin tamamına yakınının seksen gün sonrasında biyolojik olarak parçalandığı tespit edilmiştir. Antibakteriyel aktivite testi sonuçları ile mikrokapsül katkılı tüm liflerin antibakteriyel etki gösterdiği kanıtlanmıştır.
Sonuç olarak, bu proje kapsamında biyobozunur polimerlerden mikrokapsül ve eriyikten lif çekim yöntemi ile fonksiyonel lif üretimi üzerine yeni araştırma sonuçları elde edilmiştir. Biyobozunur lif üretimi ülkemizde henüz mevcut değildir ve tedariği ithalata bağlıdır. Proje kapsamında PCL polimerinden katkısız ve antibakteriyel özelliğe sahip mikrokapsül katkılı biyobozunur PCL liflerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca medikal tekstil olarak kullanıma uygun örme kumaşlar elde edilmiştir. Araştırma sonuçları hem literatüre ve endüstriye özgün katkılar sağlayacak olup hem de katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesine yardımcı olacaktır. Projenin verileri bu konuda çalışacak araştırmacılara bilimsel, ekonomik ve sosyal açıdan bilgi sağlayacak, ileriki çalışmaların planlanmasına yardımcı olacaktır.