Nanokil katkili PVA nanoliflerde ultrasonikasyon uygulanması

Abstract

Bu çalışmada saf PVA (polivinil alkol) nanolifleri ile nanokil katkılı PVA nanoliflerinin elektroeğirme yöntemi ile üretimi gerçekleştirilerek üretim sırasında işlem parametreleri incelendi, nanokilin PVA çözeltisi içinde homojen karışması, çökmemesi için ultrasonikasyon metodu uygulandı ve görüntüleme analizleri gerçekleştirildi. PVA’nın farklı derişimlerde sulu çözeltisi hazırlandı ve farklı parametreler kullanılarak nanolif ağlar çekildi. Ayrıca PVA’nın sulu çözeltisine nanokil ilavesi ile nanokil katkılı PVA çözeltileri, hem manyetik karıştırıcı ile hem ultrasonik karıştırıcı ile hazırlanarak nanokil katkılı nanolifler elde edildi. Nanokil olarak modifiye edilmiş, organo montmorillonit kullanıldı. Bu nanoliflerin yapısal analiz sonuçları değerlendirildi ve FESEM (Fourrier dönüşümlü taramalı elektron mikroskobu) cihazı ile hem SEM (taramalı elektron mikroskobu) görüntüleri hem de EDX (enerji yayılımlı X ışını analizi) karakterizasyonu gerçekleştirildi. SEM görüntüleriyle nanokilin polimer çözeltisi içindeki dağılımı incelendi. EDX ve FTIR (Fourrier transform infrared spektrofotometre) analizi ile numunelerin iç yapısı incelendi, ayrıca nanokil ilavesinin çözeltinin fiziksel özelliklerine (iletkenlik, viskozite, yüzey gerilimi) etkisi, elde edilen nanoliflerin inceliği ve çap dağılımı üzerindeki etkileri araştırıldı. Ultrasonikasyon uygulamasının nanokilin polimer içindeki dağılımına etkisi de araştırıldı. Farklı konsantrasyonlarda hazırlanan PVA’nın sulu çözeltilerine nanokil ilavesinin düzgün ve ince çaplı nanolif eldesine etkisi araştırıldı. Araştırmada kısmen hidrolize PVA polimeri kullanıldı; çözeltiye nanokil ilavesinin, çözeltinin iletkenliğini artırdığı, ancak yüzey gerilimi üzerinde ciddi bir etki oluşturmadığı tespit edildi. Nanokil ilaveli çözeltinin nanolif çekimi için gerekli voltaj değerini artırdığı da gözlemlendi.

In this study, PVA nanofibers without nanoclay and nanoclay reinforced PVA nanofibers are produced by electrospinning method and characterized with FESEM. During pure PVA nanofiber production, system parameters such as: applied voltage, distance and flow rate, and solution parameters (viscocity, surface tension, electrical conductivity) are changed and their effects on nanofiber morphology is investigated. For homogenous distribution of nanoclay in PVA solutions, ultrasonic mixing method was used. PVA solutions with different concentration were prepared and using electrospinning method, nanofibers were produced with changing system parameters. Also nanoclay added PVA aqueous solutions were prepared by mechanical and ultrasonic mixing methods. From these solutions, with electrospinning method, nanofiber webs were produced and their image analysis was performed by SEM. Morphological structure and diameter distributions of nanofibers were investigated from SEM image results. In addition, from nanoclay reinforced nanofibers SEM images, the distribution of nanoclay inside polymer matrix is proven. The chemical structure of the obtained nanofibers was examined by FTIR and EDX characterizations. Effect of nanoclay addition on the physical properties of the solution like conductivity, viscosity and surface tension and diameter distribution of produced nanofibers were also investigated. The effect of ultrasonication application on the distribution of nanoclay in polymer was investigated. Partially hydrolyzed PVA polymer and modified montmorillonite nanoclay was used in this study and it was confirmed that the addition of nanoclay to the solution increased the conductivity of the solution but did not have a significant effect on surface tension. It has been observed that the addition of nanoclay to the solution, increases the voltage required for producing nanofibers.