FBE- Kimya Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Kimya Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yazar "Akkanat, Ömer" ile FBE- Kimya Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeKeratin Temelli Biyokompozit Sentezi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016 -12-28) Akkanat, Ömer ; Atıcı, Oya ; 10132927 ; Kimya ; ChemistryDünya nüfusu hızla artması aşırı tüketimi de beraberinde getirmektedir. Tavuk tüketimi de bundan payını almıştır. Tavuk tüketiminin çok olması sonucu üretim tesislerinde çok fazla atık ortaya çıkmaktadır. Bu atıklardan kurtulmak amacıyla gömülmekte ya da yakılmaktadır. Ancak bunlar çevreye zarar vermektedir. Diğer bir kurtulma yöntemi olarak da düşük proteinli çiftlik hayvanları yemlerinde kullanılmaktadır ancak bu çok pahalı ve zorlu bir süreçtir. Tavuk tüyü, düşük yoğunluk, mükemmel sıkıştırılabilirlik ve esneklik, sıcaklık tutma ve tipik morfolojisi sayesinde diğer doğal ve sentetik liflere karşılaştırıldığında daha üstün özelliklere sahiptir. Buna ek olarak tavuk tüyünün ucuz, bol miktarda ulaşılabilir ve yenilenebilir bir kaynak olması nedeniyle diğer hayvansal liflerden üstündür. Tavuk tüyü %91 keratin(protein), %8 su ve %1 yağ içermektedir. Bu yönden tavuk tüyü değerli bir hammaddedir. Keratin amino asitlerin birbirine amit bağları ile birbirine bağlanmasıyla oluşmuş bir protein zinciridir. İçeriğindeki amino asitler sayesinde zincir üzerinde -OH, -SH ve -NH gibi birçok aktif gruplar bulunmaktadır. Bu aktif gruplar sayesinde çok kolay reaksiyon verebilmektedir. Bu çalışmada, tavuk tüylerinden keratinin geri kazanılması, redoks polimerizasyonu ile keratin-graft-poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon) kopolimerinin ve keratin graft-poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon)/hidroksiapatit kompozitinin sentezlenmesi, elde edilen ürünlerin spektral, termal ve morfolojik analizleri ile karakterizasyonun yapılması amaçlanmıştır. Deneysel kısımda ilk olarak soksilet ekstraksiyonu sistemi ile tavuk tüyündeki yağ bileşenleri ayrılmıştır. Ekstraksiyonda organik çözücü olarak toluen/diklorometan karışımı kullanılmıştır. 6 saat sonucunda tavuk tüyünün yağ ve diğer kirlerden arındırılması sağlanmıştır. Ekstraksiyon işleminden sonra kurutulan tavuk tüyleri, küçük parçalar haline gelecek şekilde öğütülmüştür. Küçük parçalar haline getirilmesi ile tüylerin daha kolay çözünmesi sağlanmıştır. Yağı alınan tavuk tüyleri su, sodyum hidroksit ve sodyum sülfür ile su banyosu içinde karıştırılarak bazik çözücü içinde çözünen keratin eldesi sağlanmıştır. pH 4.2’ye ayarlanarak keratin seyreltik hidroklorik asit çözeltisi kullanılarak çöktürülmüştür. Daha sonra elde edilen ürünler freeze drier ile kurutulmuştur. En uygun koşul % 87,2 olarak, 23°C, 2,5 saat, 3mol/L NaOH, 0,20 mol/L Na2S ve keratin başına düşen NaOH miktarı 30,0 mmol/g olarak belirlenmiştir. Elde edilen keratinler FTIR ve 1HNMR analizleri ile spektral olarak doğrulanmıştır. FTIR spektrumunda karakteristik olan amit A, amit B, amit I, amit II ve amit III titreşimleri görülmüştür. Amit A absorpsiyon bandı 3296 cm-1’de, amit B absorpsiyon bandı 3061 cm-1’de, amit I absorpsiyon bandı 1651 cm-1’de, amit II bandına ait titreşimler 1527cm-1’de, amit III bandına ait titreşimler 1233 cm-1’de ve C-S gerilme titreşimleri 700 cm-1’de görülmüştür. Yapılan FTIR analizlerinin tümünde bu gruplar benzer şekillerde görülmektedir. 1HNMR spektrumunda da karakteristik sinyaller görülmüştür. 1,23 ppm’de L-izolösin veya L-treonine ait Hγ sinyali, 1,76 ppm’de -SH hidrojeninne ait sinyal, 2,09 ppm’de L-proline ait Hγ ve Hβ veya L-glutamik aside ait Hβ sinyali, 2,0 ppm’deki küçük sinyal L-valine ait Hβ sinyali, 2,9 ppm’deki küçük sinyal L-fenilalanin ve L-tirozine ait Hβ sinyali ve 7,22 de bu amino asitlere ait aromatik hidrojenlerin sinyali, 7,96 ppm’deki geniş sinyal amino asitlerdeki -NH hidrojenlerine ait sinyaller. 3-4 ppm arasında L-serine ait Hβ ve L-piroline ait Hδ sinyali, 0,8 ppm’de L-izolösinin -CH3 hidrojenine ait sinyaller görülmüştür. Geri kazanılan keratin, üzerinde bulundurduğu -OH, -SH ve -NH gibi gruplardaki aktif hidrojenleri nedeniyle indirgen bileşik olarak kullanılmıştır. Keratin graft poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon) kopolimerini sentezlemek amacıyla redoks polimerizasyonunda başlatıcı olarak nitrik asit içersinde seryum amonyum nitrat çözeltisi kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda indirgen madde, monomer, asitlik, Ce(IV) miktarı, süre ve sıcaklık gibi parametrelerin polimerleşme verimi üzerine etkileri incelenerek optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Optimum koşul olarak 45°C, 5 saat, 5,9 g/L keratin, 0,05 mol/L Ce(IV) amonum nitrat, 0,9 mol/L asitlik, 1,0 mol/L metil metakrilat, 0,6 mol/L vinil pirolidon olarak bulunmuştur. En yüksek verim olarak %88,1’e ulaşılmıştır. Oluşturulan kopolimerler keratinde olduğu gibi FTIR ve 1H-NMR analizleri ile spektral olarak doğrulanmıştır. FTIR spektrumuna bakıldığında 1733 cm-1’de PMMA’a, 1662 cm-1’de PVP’a ait C=O gerilme titreşimleri, ayrıca 1527 cm-1’deki keratine ait N-H eğilme bandlarında yok olma gözlenmiştir. Buradaki değişimin nedeni monomerlerin buradan keratine katılması olarak düşünülmüştür. PMMA’ya ait C-C-O gerilme titreşimleri 1241 cm-1’de, C-O-C gerilme titreşimleri 1194 cm 1’de, PVP’a ait C-N gerilme titreşimleri 1274 cm-1’de, görülmüştür. Spektrumdaki bu değişimler metil metakrilat ve vinilpirolidonun katılımının ispatıdır. Başlatıcı olan seryum amonyum nitrat çözeltisi 10 dakika gibi hızlı bir şekilde eklendiğinde vinilpirolidon segmenti ağırlıklı, 20 dakika süresince eklendiğinde metilmetakrilat ağırlıklı kopolimerler elde edilmiştir. 1HNMR spektrasına bakıldığında; 0,73-1,23 ppm arasındaki sinyaller keratindeki çeşitli amino asitlere ait -CH hidrojenlerine, 1,23 ppm’deki sinyal metilmetakrilattaki metil hidrojenlerine, 1,90-2,2 ppm arasındaki sinyaller monomerlere ait -CH2 hidrojenlerine, 3,2 ppm’deki sinyal vinilpirolidonun halka içindeki azota bağlı -CH2 hidrojenlerine, 3,5 ppm’deki sinyal metilmetakrilatın -OCH3 hidrojenlerine, 5,6 ppm’deki sinyal vinilpirolidonun -CH hidrojenine, 3-4 ppm arasındaki sinyaller L-serine ait Hβ ve L-piroline ait Hδ hidrojenlerine, 7,5 ppm civarındaki sinyaller amino asitlerdeki aromatik hidrojenlere ait olduğu görülmüştür. Keratinde 7,94 ppm civarında amino asitlere ait -NH hidrojenleri kopolimere ait 1H-NMR spektrumunda kaybolduğu görülmüştür. Bu sinyallerin kaybolmuş olması polimerizasyonun -NH hidrojenleri üzerinden gerçekleştiği şeklinde düşünülmüştür. Biyokompozit yapımında kullanılacak hidroksiapatit sentezlemek amacıyla 0,5 mol/L kalsiyum klorür, 0,3 mol/L sodyum hidrojen fosfat kullanılmıştır. pH 4 molar sodyum hidroksit çözeltisi ile ayarlanmıştır. Elde edilen numuneler freeze driyer yardımıyla kurutulduktan sonra FTIR cihazı ile spektral olarak analiz edilmiştir. FTIR spektrumuna bakıldığında, 3426 cm-1 civarındaki geniş pik absorplanmış sudaki -OH’a, 464, 558, 603, 959, 1029 ve 1097 cm-1’deki pikler PO4-3’e, 873 cm-1 ve 1412 cm-1’de CO3-2’ye ait titreşim pikleri olduğu görülmüştür. Elde edilen hidroksiapatit biyokompozit sentezinde kullanılmıştır. Keratin-graft-poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon) sentezinde elde edilen optimum koşullar kullanılarak in situ polimerizasyon tekniği ile biyokompozitler sentezlenmiştir. Biyokompozit sentezinde %1, 3, 5 ve 10 oranında hidroksiapatit kullanılmıştır. %5 hidroksiapatit oranında en yüksek biyokompozit verimi bulunmuştur (%65,8). Biyokompozit eldesi sırasında verimin düşme nedeni hidroksiapatitin, keratindeki -NH gruplarına yerleşmesi olarak belirlenmiştir. Elde edilen biyokompozitler FTIR yardımıyla analiz edilmiştir. FTIR spektrumlarına bakıldığında 1733 cm-1’de PMMA’a, 1662 cm-1’de PVP’a ait C=O gerilme titreşimlerine ek olarak 612 cm-1 ve 545 cm-1’de hidroksiapatiteki PO4-3’e ait titreşim pikleri görülmüştür. Dinamik mekanik analizler için film oluşturma özelliği incelenmiştir. Biyokompozitlerin hidroksiapatit içeriği sayesinde film oluşturma özelliğinin kopolimerlerden daha uygun olduğu görülmüştür. Elde edilen keratin-graft-poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon) ve keratin graft poli(metilmetakrilat-ko-vinilpirolidon)/hidroksiapatit ürünleri termal ve morfolojik olarak da incelenmiştir.