Şekil Hafızalı Polimer Esaslı Fonksiyonel Tekstil Yapılarının Geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Selçuk Aslan
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Sibel KAPLAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Şekil hafızalı polimerler (SMP) uygun bir uyarıcının bulunduğu bir ortamda geçici şekillerinden orijinal (kalıcı) şekillerine hızlı bir şekilde geri dönen materyallerdir. Bu tez çalışmasında akıllı tekstil materyallerinde kullanılabilecek şekil hafızalı lif ve kumaşların üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, SMP'ler arasında en yaygın kullanım alanına sahip polimer olan şekil hafızalı poliüretan (SMPU)'dan yaş çekim yöntemiyle lif çekilmiştir. Daha sonra, çekilen monofilament poliester gipe iplikle birlikte örme yöntemiyle kumaş formuna getirilmiştir. Farklı şartlarda hazırlanan polimer çözeltilerinden üretilen şekil hafızalı lif ve kumaşların yapısal ve performans özellikleri incelenmiş, optimum üretim şartları konusunda sonuçlar ortaya konulmuştur. Bu çalışmada öncelikle şekil hafızalı lif üretiminde kullanılan yaş çekim yöntemi için üretim parametreleri belirlenmiştir. Çözücü olarak N,N-dimetilformamid (DMF) kullanılarak iki farklı konsantrasyonda (%20 ve %25) polimer çözeltisi ve üç farklı konsantrasyonda (%0, %1 ve %3) koagülasyon banyosu hazırlanmıştır. Bu şartlarda altı farklı şekil hafızalı lif çekilmiştir. Şekil hafızalı liflerin kristal yapı, yüzey morfolojisi, termal ve dinamik mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve çözelti/koagülasyon banyosu konsantrasyonlarının çekilen liflerin mekanik/kimyasal yapısına etkilerinin belirlenmesi amacıyla kimyasal karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Ayrıca şekil hafızalı liflerin mekanik ve termo-mekanik performanslarının değerlendirilmesi amacıyla kopma mukavemeti, kopma uzama ve termomekanik döngü çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının ikinci aşamasında, farklı şartlarda çekilen altı çeşit liften örme yöntemiyle kumaşlar üretilmiştir. Şekil hafızalı kumaşların fiziksel, mekanik, termomekanik, geçirgenlik ve şekil hafıza performansları incelenmiştir. Kumaşların yapısal değişimleri ve gözeneklilik değerlerinin diğer parametrelerle ilişkileri konularında fikir sahibi olunabilmesi amacıyla orijinal, deforme edilmiş ve geri kazanılmış formlarda kumaşların optik gözeneklilik değerleri mikroskop görüntüleri üzerinden belirlenmiştir. Kumaşların geçirgenlik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla hava ve su buharı geçirgenliği testleri yapılmıştır. Su buharı geçirgenliği testi de optik gözeneklilik ölçümlerindeki üç durum için gerçekleştirilmiştir. Kumaşların şekil hafıza performansı ayrıca, torbalanma testiyle de karakterize edilmiştir. Termal analiz sonuçları, şekil hafızalı poliüretan liflerinin 35-40oC aralığında bir camsı geçiş sıcaklığına sahip olduklarını ve koagülasyon banyosu çözücü konsantrasyonunun lif camsı geçiş sıcaklığı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığını göstermiştir. SMPU liflerinin, önceki benzer çalışmalarda elde edilen sonuçlarla uyumlu olarak, ortalama 1,38 cN/dtex kopma mukavemeti ve % 350 kopma uzama değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Termomekanik test sonuçları, SMPU filamentlerinin ortalama %71'lik şekil sabitleme oranı ve %91'lik geri kazanım oranına sahip olduklarını göstermiştir. XRD analiz sonuçlarına göre çekilen filamentler geniş bir difraksiyon eğrisine (10-30o) sahiptir. SEM görüntüleri, çözücü içermeyen (%0) koagülasyon banyosu kullanılarak üretilen filamentlerin (SMPU200 ve SMPU250) yüzeylerinin diğerlerinden nispeten daha pürüzsüz bir yapıda olduklarını göstermektedir. Çekilen filamentlerden poliester gipe iplik eşliğinde örülen kumaşlara uygulanan torbalanma test sonuçları, bütün şekil hafızalı kumaşların elastik geri dönüşten sonra torba yüksekliklerinin %37-58 oranında sabitlendiğini ve sabitlenen deformasyonun da %40-42 oranında geri kazanıldığını göstermektedir. Bu sonuç, benzer çalışmalarda elde edilen %40-60 oranında şekil sabitleme ve geri kazanım değerleriyle uyumludur. Orijinal, deforme ve şekli geri kazanılmış kumaşların su buharı geçirgenlik değerleri incelendiğinde, deforme edilmiş kumaşların su buharı geçirgenlik değerlerinin orijinal kumaşa göre anlamlı oranda yüksek olduğu, deforme edilmiş ve şekli geri kazanılmış kumaşların su buharı geçirgenlikleri arasında anlamlı farklar olmadığı tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasında şekil hafızalı poliüretan kullanılarak üretilen lif ve kumaşların yapısal, termal, mekanik ve şekil hafıza performansları değerlendirilmiştir. Tüm özellikler açısından yüksek performans gösteren % 25 polimer ve % 1'lik koagülasyon banyosu konsantrasyonunda üretilen SMF251 kumaşının giysi üretimi için uygun olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, üretilen lif ve kumaşların akıllı tekstil materyallerinden beklenen mekanik, geçirgenlik ve şekil hafıza performanslarını karşıladığı ve elde edilen sonuçların şekil hafızalı polimerlerin son kullanım performanslarının incelendiği sonraki çalışmalara katkıda bulunabileceği düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: şekil hafızalı poliüretan, yaş çekim, camsı geçiş sıcaklığı, şekil hafıza davranışı, örme kumaş.