Isıya ve pH'A duyarlı akıllı tekstillerin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SENA DEMİRBAĞ GENÇ
Danışman: Sennur Alay Aksoy
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, çevre koşullarına duyarlı akıllı tekstil materyallerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç için ilk olarak, N-izopropilakrilamid esaslı ve N-vinilkaprolaktam esaslı olmak üzere altı farklı polimer sentezi serbest radikal katılma polimerizasyonu yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. N-izopropilakrilamid monomerinin kitosan polimeri ile aşı polimeri ve metakrilamit monomeri ile kopolimeri sentezlenmiştir. Kopolimer sentezinin amacı polimerlere ısıya duyarlı özellik yanında pH duyarlı özellik kazandırmaktır. Vinilkaprolaktam esaslı polimer sentezinde vinil kaprolaktam monomeri etilen glikol ile hidrolize edilmiş ve yeni bir monomer elde edilmiştir. Polimer sentezi elde edilen bu yeni monomer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, sentezlenen polimerler iki farklı konsantrasyonda emdirme yöntemiyle pamuklu kumaşlara uygulanmıştır. Böylece, ısıya ve/veya pH'a duyarlı özellikli kumaşlar üretilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise, N-izopropilakrilamid monomerinin direkt olarak kumaş yüzeyinde polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen polimerlerin kimyasal yapısı Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi (FT-IR) ve Nükleer Manyetik Rezonans (1H NMR) spektrumları analizi ile incelenmiştir. Polimerlerin moleküler ağırlıkları kriyoskopi yöntemi ile belirlenmiştir. Polimerlerin faz değişimi sergiledikleri alt kritik çözelti sıcaklığı (AKÇS) polimer sulu çözeltisinin bulanıklaşmaya başladığı sıcaklığın tayini ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) analizi ile araştırılmıştır. Isıya duyarlı polimer uygulanmış kumaşların morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve kumaşların yapısındaki polimerin varlığı FT-IR analizi ile ispatlanmıştır. Kumaşların ısıya duyarlı olarak hidrofilik/hidrofobik davranışları damla testi, absorbsiyon kapasitesi testi, temas açısı ölçümü, yüzey enerjisi analizi ve su buharı geçirgenliği testi ile araştırılmıştır. Tüm test ve analizler polimerin AKÇS sıcaklığının altınaki ve üstündeki sıcaklıklarda tekrarlanmış, sonuçlardaki farklar araştırılmıştır. Ayrıca, kumaşlara polimerler uygulamasının kumaşların eğilme direnci ve yırtılma mukavemeti üzerindeki etkileri incelenmiştir. Isıya duyarlı polimer uygulanmış kumaşların yıkamaya karşı kalıcılığı, 1 yıkama, 5 yıkama ve 10 yıkama sonrasındaki kumaşta meydana gelen gramaj kaybı ve absorbsiyon kapasitesi ölçümleri ile belirlenmiştir. Çalışma neticesinde, N-izopropilakrilamid esaslı ve N-vinilkaprolaktam esaslı polimerlerin sentezinin başarılı bir şekilde gerçekleştiği ve polimerlerin tersinir olarak ısıya duyarlı özellik sergilediği tespit edilmiştir. Sentezlenen polimerlerin AKÇS değerlerinin 31-41°C aralığında değiştiği ve polimerlerin faz değişimi gösterdikleri aralıkların tekstil uygulamaları için uygun olduğu görülmüştür. Isıya duyarlı kumaşlar üretmek için sentezlenen polimerler pamuklu kumaşlara uygulanmıştır. Sıcaklık artarken belirli bir sıcaklıkta kumaşların hidrofil karakteri hidrofob karaktere dönüşmüştür. Bu dönüşüm sıcaklıktaki değişime bağlı olarak tersinir olarak gerçekleşmiştir. Benzer şekilde, N-izopropilakrilamid monomerinin kumaş yüzeyinde polimerizasyonu ile ısıya duyarlı kumaş üretilebildiği ortaya konulmuştur. Bu kumaşta, hidrofilik ve hidrofobik karakterler daha belirgin olarak izlenebilmiştir. Bu sonucun sentezlenen polimerin kumaşa daha etkili nüfus etmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Geliştirilen ısıya duyarlı kumaşların sıcaklıktaki değişime bağlı olarak sergiledikleri değişken hidrofilik karakterleri ve gözeneklilikleri, sıcaklığa bağlı su buharı geçirgenlik değerlerinde de önemli değişiklere neden olmuştur. Polimer uygulaması sonrası kumaştan su buhar geçişine olanak sunan gözeneklerin kapanması ile ilişkili olarak su buharı geçirgenliği azalmıştır. Ancak polimer içerikli kumaşlarda sıcaklık AKÇS sıcaklığının üzerine çıktığında su buharı geçirgenliği ham kumaş geçirgenlik değerinin üzerine yükselmiştir. Sıcaklık arttıkça polimer uygulanmış kumaşların su buharı geçirgenliği önemli seviyede artmıştır. Ancak, kumaşa uygulanan polimer konsantrasyonundaki artış kumaşın ısıya duyarlı su buharı geçirgenliği davranışını olumsuz yönde etkilemiştir. Kumaşlarda sağlanan ısıya duyarlılık özelliğinin maksimum on yıkamaya karşı dayanım sergilediği ve dayanıklılığın uygulama koşulları ve polimer türüne göre değişebileceği sonucuna varılmıştır. N-izopropilakrilamid esaslı kopolimerlerin uygulandığı kumaşları ısıya duyarlılık yanında pH'a duyarlılık özelliği de sergiledikleri belirlenmiştir. Ayrıca, N-izopropilakrilamid esaslı kopolimerler ile modifiye edilen bu kumaşlar gram pozitif bakterisine karşı güçlü antibakteriyel etkiye sahiptir. Polimer uygulaması sonrası kumaşların yırtılma mukavemeti değerlerinin azaldığı, eğilme direnci değerlerinin ise polimer türündeki değişime bağlı olduğu belirlenmiştir. Genellikle N-izopropilakrilamid esaslı polimerlerin aplikasyonu sonrası kumaş eğilme direnci artarken, vinilkaprolaktam esaslı polimer aplikasyonu sonrası önemli bir değişim olmamıştır