Kitosan/organokil biyonanokompozitlerinin sentez ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, kitosan biyopolimer/kil nanokompozitlerin hazırlanmasında nano-doldurucu destek maddesi olarak Na+ Montmorillonit, Nanokil 1-135 ve Nanokil 1-140 killeri kullanılmıştır. Bu amaçla, kitosanın çözünmesi ve killerin dağılmasında seyreltik asetik asit çözeltisi sulu ortamda kullanılarak, kitosan/ C Na, kitosan/ C 10A ve kitosan/ C 15A biyonanokompozitleri sentezlenmiştir. Farklı kil türlerinin yükleme miktarları %1, %3, %5 ve %10 oranında değiştirilerek, biyonanokompozit üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Toplamda 3 kil türüyle 4 farklı oranda 12 çeşit biyonanokompozit çözeltide harmanlama yöntemiyle oluşturulmuştur. Kompozitlerin karakterizasyonu, kimyasal olarak FTIR (Fourier Dönüşümlü Infrared Spektroskopisi), fiziksel olarak XRD (X-ışını Difraksiyonu) ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), termal olarak da TGA/DTA (Termogravimetrik Analiz) ile yapılmıştır. Ayrıca biyolojik olarak antimikrobiyal özellik için, Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerinin kil ve biyonanokompozit üzerindeki etkisi araştırılmış olup, kil ve biyonanokompozitlerin şişme deneyleri de yapılmıştır. En iyi antimikrobiyal özellik gösteren kitosan/ C 10A biyokompozitinin olduğu ve bu kompozitin termal kararlılığı arttırdığı görülmüştür. Tüm kitosan/kil biyokompozitlerinin eksfoliye davranış sergilediği XRD desenleri ve SEM görüntüleri ile gözlemlenmiştir.

In this study, Na+ Montmorillonite, Nanoclay 1-135 and Nanoclay 1-140 clay were used as nano filler-support in the preparation of chitosan biopolymer / clay nanocomposites. For this purpose dilute acetic acid solution was used as solvent for dissolving and dispersing chitosan and clays respectively, chitosan/ C Na, chitosan/ C 10A and chitosan/ C 15A bionanocomposites were synthesized. The effect on the bionanocomposite was investigated by changing the loading rates of different clay species by 1%, 3%, 5% and 10%. In total, 12 kinds of bionanocomposite were done in 4 different amount with 3 clay species by solution induced intercalation method. The characterization of the composites was done chemically by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), physically XRD (X-ray Diffraction) and SEM (Scanning Electron Microscopy) and thermally by TGA/ DTA (Thermogravimetric Analysis). In addition, for biologically antimicrobial properties, the effects of Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria on clay and bionanocomposite were investigated, swelling tests of clay and bionanocomposite were carried out. It has been found that the best antimicrobial property is the chitosan/ C 10A biocomposite and the thermal stability of this composite is increased. All chitosan/ clay biocomposites were observed in XRD patterns and SEM images showing exfoliate behavior.