Grafen katkılı nanolif yüzey ile kaplanmış dokunmamış kumaşların geliştirilmesi, iletkenlik ve sensör özelliklerinin incelenmesi - Özkan, Gül (My University, 2024)
Bu tez çalışmasında grafen katkılı nanolif yüzey ile kaplanmış dokunmamış kumaşların geliştirilmesi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Fonksiyonel özellikleri geliştirilmiş dokunmamış kumaş geliştirilmesi için 2 üretim tekniği belirlenmiştir. 1. Yöntemde Grafen Oksit ile daldırma yöntemi ile kaplanmış %100 filament esaslı (spunbonded) dokunmamış kumaşların üzerinde GO katkılı Poliviniliden florür nanolif üretilmiş ve indirgenmiştir. 2. Üretim tekniğinde ise aynı özellikteki kumaşlar rakle ile kaplanmış, indirgenmiş ve sonrasında üzerlerinde indirgenmiş GO katkılı PVDF nanolif üretilmiştir. Elde edilen yapıların karakterizasyon özelliklerinin yanı sıra mekanik dayanımları, elektriksel dirençleri ve su temas açıları da fonksiyonel özellik olarak belirlenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, geliştirilmiş Hummers yöntemiyle grafitten grafen oksit sentezlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, 1. üretim tekniği için belirlenen daldırma yöntemi ile kaplama için, sentezlenen grafen oksitten 2 g/ L konsantrasyonda sulu dispersiyonlar ultrasonik banyoda hazırlandı. Daldırma yöntemi ile kaplama işlemi, 1/ 20 banyo oranında, 60°C banyo sıcaklığında 1 saat süreyle gerçekleştirilmiş, ardından kumaş etüvde 90°C’de kurutulmuştur. 2. üretim tekniği için belirlenen rakle yöntemi ile kaplama için öncelikle GO rakle patı, 25 g/ L GO sulu dispersiyonundan yeterince katılaşana kadar karıştırılarak elde edildi. %100 PES dokunmamış ham kumaşa hazırlanan GO patı rakle ile kaplandı. Kumaşın her iki yüzüne birer pasaj olacak şekilde ve kaplama kalınlığı 0,2mm kaplama olacak şekilde uygulandı. Kumaş kaplama sırasında her iki yüzüne ayrı ayrı olacak şekilde 110℃’de 10’ar dakika fikse işlemi uygulandı. Çalışmanın üçüncü aşamasında, rakle ile kaplanan numunelere indirgeme işlemi yapılmıştır. Kaplanan dokunmamış kumaşlar 0,2 M C vitamini çözeltisi ile geri soğutmalı sistemde 95℃’ de 90 dakika ve %0,05 C vitamini ilaveli %10 kuşburnu çözeltisi ile geri soğutmalı sistemde 95℃’ de 5 saatte indirgeme yapılmıştır. Daha sonra indirgenmiş kumaş destile su ile aşamalı soğutma ile yıkanmış ve 90℃’de etüvde kurutulmuştur. Aynı zamanda rakle kaplanmış kumaşlara indirgenmiş GO katkılı PVDF nanolif çekileceği için, GO partiküllerine ayrı ayrı olacak şekilde C vitamini ve kuşburnu ile olmak üzere indirgeme işlemi yapıldı. Çalışmanın dördüncü aşamasında daldırma yöntemi ile kaplanmış dokunmamış kumaş numunelerinin üzerine elektro çekim yöntemi ile katkısız PVDF ve GO katkılı PVDF nanolif çekilmiş ve kumaşlar indirgenmiştir. Aynı zamanda rakle ile GO kaplanmış ve indirgenmiş dokunmamış kumaşlara da PVDF ve indirgenmiş GO katkılı PVDF elektro çekim ile çekilmiştir. Polimer çözeltileri katkısız PVDF olmak üzere %0,5 - %1 - %2 GO ve RGO katkılı olacak şekilde hazırlanmıştır. Doğal ve çevre dostu indirgeme maddeleri belirlenerek, çevre ve insan sağlığına olan zararlar önlenmesi amaçlanmıştır. Üretimi gerçekleştirilen tüm kumaş numunelerinin XRD, FTIR ve SEM yöntemleri ile karakterizasyon analizleri yapıldı. Geliştirilen kumaşların fonksiyonel özelliklerini ve kullanım alanı önerisini de belirleyebilmek için elektriksel direnç, su temas açısı ve mekanik dayanım ölçüm sonuçları değerlendirildi. Belirlenen iki farklı yöntem kendi içinde GO ya da RGO katkı oranları ve indirgeme maddelerine göre değerlendirilirken aynı zaman da kendi aralarında da değerlendirildi.

In this thesis study, it is aimed to develop non-woven fabrics coated with graphene-doped nanofiber surface and examine their electrical properties. Two production techniques have been determined to develop nonwoven fabrics with improved properties. In method 1, GO-doped PVDF nanofiber was produced and reduced on 100% spunbonded non woven fabrics coated with GO by dipping method. 2. In the production technique, fabrics with the same properties were coated with a squeegee, reduced, and then reduced GO doped PVDF nanofiber was produced on them. In addition to the characterization features of the obtained structures, their mechanical strength, electrical resistance and water contact angles were also determined as functional properties. In the first stage of the study, graphene oxide was synthesized from graphite using the improved Hummers method. In the second stage of the study, aqueous dispersions of the synthesized graphene oxide at a concentration of 2 g/ L were prepared in an ultrasonic bath for coating by the dipping method determined for the 1st production technique. The coating process by dipping method was carried out at a bath ratio of 1/ 40, at a bath temperature of 60°C for 1 hour, and then the fabric was dried in an oven at 90°C. For coating with the squeegee method determined for the 2nd production technique, GO squeegee paste was obtained by mixing 25 g/ L GO aqueous dispersion until it solidified sufficiently. GO paste prepared on 100% PES non-woven raw fabric was coated with a doctor. It was applied to both sides of the fabric with a passage and a coating thickness of 0.2 mm. During fabric coating, a fixing process was applied to both sides separately at 110℃ for 10 minutes. In the third stage of the study, reduction was performed on the samples coated with a squeegee. The coated non-woven fabrics were reduced with 0.2 M vitamin C solution at 95℃ for 90 minutes in a back-cooled system, and with 10% rosehip solution with 0.05% vitamin C addition at 95℃ for 5 hours in a back-cooled system. Then, the reduced fabric was washed with distilled water with gradual cooling and dried in an oven at 90℃. At the same time, since reduced GO-doped PVDF nanofiber will be drawn onto the rake-coated fabrics, the reduction process was performed on GO particles separately with vitamin C and rosehip. In the fourth stage of the study, pure PVDF and GO-doped PVDF nanofibers were drawn by electrospinning method on the non-woven fabric samples coated by dip coating and the fabrics were reduced. At the same time, PVDF and reduced GO-doped PVDF were electrospining onto GO-coated and reduced nonwoven fabrics with a squeegee. Polymer solutions were prepared as pure PVDF with 0.5% - 1% - 2% GO and RGO added. By identifying natural and environmentally friendly reducing agents, it is aimed to prevent harm to the environment and human health. Characterization analyzes of all fabric samples were performed using XRD, FTIR and SEM methods. In order to determine the functional properties and usage area recommendations of the developed fabrics, electrical resistance, water contact angle and mechanical strength measurement results were evaluated. The two different methods determined were evaluated according to their GO or RGO additive ratios and reducing agents, and they were also evaluated among themselves.
Keywords: Dokumasız kumaşlar; dokunmamış kumaş; electrospinning; elektro çekim; Grafen oksit; Nonwoven fabrics; polyvinylidene fluoride; PVDF; sensor; sensör graphene oxide; spunbond nonwoven fabric; Tekstil endüstrisi; Textile industry