ELEKTRO ÇEKİM YÖNTEMİ İLE HALOYSİT KATKILI BİYO-BAZLI TERMOPLASTİK POLİÜRETAN NANOLİF ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF HALLOYSITE FILLED BIO-BASED THERMOPLASTIC POLYURETHANE NANOFIBERS VIA ELECTROSPINNING METHOD

Ecem AKIN,Sibel DEMİROĞLU MUSTAFOV,Elif ALYAMAÇ SEYDİBEYOĞLU,Mehmet Özgür SEYDİBEYOĞLU

Özet

Bu çalışmada, elektro çekim tekniği kullanılarak biyokompozit nanolif üretimi amaçlanmakta olup biyokompozit yapınınoluşturulabilmesi için biyo-bazlı termoplastik poliüretan (BioTPU) ile yerli kaynaklardan elde edilen haloysit (HST) mineralikullanıldı. Düzgün morfolojiye sahip nanolif üretimi için elektro çekim parametreleri optimize edilerek en uygun parametreye sahippolimer çözeltisi belirlendi ve farklı konsantrasyonlarda HST katkılı BioTPU nanolifleri üretildi. Çalışmalar sırasında, haloysitin lifmorfolojisi üzerine etkilerini görmek için elektro çekim işleminden önce rotasyonel reometre ile çözeltilerin reolojik davranışlarıincelendi. Elde edilen nanoliflerin yüzey morfolojilerini görüntülemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı.Nanoliflerin yapısına eklenen haloysitin, nanolif hidrofilitesi üzerinde yaptığı etkileri gözlemlemek için temas açısı analizlerigerçekleştirildi. Reoloji sonuçlarına göre haloysitin çözelti viskozitesini belli bir konsantrasyona kadar (% 0.3 HST) arttırdığı dahasonra viskozite, depolama modülü (G') ve kayıp modül (G'') değerleri üzerinde düşmelere neden olduğu tespit edildi. SEM’den alınangörüntüler doğrultusunda, haloysitin nanoliflerin yapısına tutunduğu görüldü. Ayrıca yapıya eklenen haloysitin lif çaplarını arttırdığıve lif ekseni boyunca, lif kesitinin üniform olarak dağılmadığı tespit edildi. Nanoliflere ait temas açısı analizi sonuçlarına göre eldeedilen nanoliflerin hidrofobik bir yüzeye sahip olduğu ve haloysitin, nanolifilerin temas açılarını azalttığı sonucuna varıldı.

Abstract

In this study, it was aimed to produce biocomposite nanofibers by using electrospinning technique and to form biocomposite structure, bio-based thermoplastic polyurethane (BioTPU) and halloysite (HST) mineral obtained from natural sources were used. Electrospinning parameters have been optimized for the production of nanofibers with smooth morphology and the polymer solution with the most suitable parameter was determined. Different concentrations of HST filled BioTPU nanofibers were produced and the rheological behavior of the solutions was investigated with a rotational rheometer before electrospinning to observe the effects of halloysite on fiber morphology. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis was carried out to determine the chemical composition of acquired nanofibers, and scanning electron microscopy (SEM) was used to monitor surface morphologies. Contact angle measurements were carried out to observe the effects of halloysite on the hydrophilicity of nanofiber. According to rheology results, it has been found out that the solution viscosity, storage modulus (G') and loss modulus (G'') of halloysite increased up to a certain concentration (0.3 % HST), but later caused falls on viscosity. According to the results of FTIR analysis, there is no chemical bond between halloysite and BioTPU, but SEM images show that halloysite was added to the structure of nanofibers. It was also found that the halloysite added to the structure increased the fiber diameters and that the fiber cross-section was not uniformly distributed along the fiber axis. The results of contact angle analysis indicated that acquired nanofibers have hydrophobic surface and the added halloysite decreases contact angles of nanofibers.