Tavuk Tüyü Keratininden Tekstil Elyaf Eldesi

Abstract

Bu çalışmada, tavuk tüylerinden yağ bileşenlerinin ayrılması ve çözünürleştirilmeleri, redoks polimerizasyonu ile keratin-graft-poliakrilonitril kopolimerinin sentezlenmesi, keratin ve keratin-graft-poliakrilonitrilin analizlerinin yapılması, keratin-graft-poliakrilonitril polimerinden yola çıkılarak elektrospin yöntemiyle lif elde edilmesi amaçlanmıştır. Tavuk tüylerinden keratin elde edebilmek için öncelikle tüylerdeki yağ bileşenleri diklormetan gibi organik bir çözücüyle reflaks edilerek ayrılmıştır. Daha sonratavuk tüyleri daha sonra NaOH ve/veya Na2S veya NaOH ve EDTA sulu çözeltilerinde çözünürleştirilmiştir. Oluşan çözelti asetik asitle pH 4.2’de çöktürülmüştür. En yüksek keratin eldesi verimi % 59 olarak bulunmuştur. Elde edilen keratin spektral analizlerle doğrulanmıştır. İkinci adımda, keratin lif oluşturmak amacıyla akrilonitril monomeriyle kopolimerleştirilmiştir.. Başlatıcı çifti olarak amonyum persulfat/sodyum merabisülfit kullanılmıştır. Keratin-graft-poliakrilonitril oluşumu FTIR ve 1HNMR analizleriyle doğrulanmıştır.. Keratin ve keratin-graft-poliakrilonitril kopolimerleri, reolojik, termal ve morfolojik analizlerle karakterize edilmişlerdir. Örneklerin hepsinin keratine göre reolojik özellikleri ve işlenebilirlikleri gelişmiştir. DSC ve TGA ile gerçekleştirilen termal analizlere göre akrilonitril ile modifiye edilmiş keratin, saf keratine göre ısısal kararlılık kazanmıştır. Nem absorpsiyonu deneylerinin sonucuna göre, keratin-graft-poliakrilonitril kopolimerlerinin nem absorpsiyonlarının poliakrilonitrile göre oldukça arttığı gözlenmiştir. Bunun nedeni keratinin sahip olduğu hidrofilik gruplardır. Keratin-graft-poliakrilonitril kopolimerlerinin morfolojisi çapları 90-150 nm arasında değişen miseller bir yapı göstermiştir. Kopolimerlerin sentezinden sonra, ağırlıkça % 20/80 DMF/DMSO çözücü çiftinde çözeltiler hazırlanarak elektrospin yöntemi ile lif elde edilmiştir. Elde edilen liflerin SEM görüntülerinden lif çaplarının 250-500 nm arasında olduğu görülmüştür.

In this study, extraction and solubilisation conditions of keratin from chicken feather, synthesis of keratin-graft-polyacrylonitrile by redox polymerization, characterization of keratin and keratin-graft-polyacrylonitrile and electrospinning of keratin-graft-polyacrylonitrile to produce fibers were investigated. To obtain soluble keratin, firstly, lipid compounds in chicken feather were eliminated by reflux with an organic solvent; then, feathers were dissolved in an aqueous solution of NaOH and/or Na2S or NaOH and EDTA. The solution was precipitated with acetic acid at pH 4,2. The maximum yield was 59%. Keratin was confirmed by spectral analysis. At the second step, keratin was copolymerized with acrylonitrile in order to produce textile fibers. Ammonium persulfate/sodium metabisulfite was used as redox initiator pair. The maximum yield was 88 %. Keratin-graft-polyacrylonitrile copolymers were confirmed by FTIR and 1HNMR analysis. Keratin and keratin-graft-polyacrylonitrile copolymers were characterized with rheological, thermal and morphological analysis. Rheological properties and processability of all of the copolymers were improved compared to keratin. Thermal analysis were performed by DSC and TGA and they showed that acrylonitrile modified keratin became more thermally stable than pure keratin. Water sorption experiments showed that water absorption of keratin-graft-polyacrylonitrile copolymers greatly improved in comparison to polyacrylonitrile due to the hydrophilic groups in keratin. Keratin-graft-polyacrylonitrile showed a micellar structure with diameters ranging between 90-150 nm. After copolymers were synthesized, several polymers solutions were prepared in DMF/DMSO solvent pair for electrospinning. The fibers were confirmed by SEM images. The diameters of fibers were around 250-500 nm.