Search

Doğal poliamit fiberler özellikle tekstil endüstrisinde, mühendislikte ve tıpta önemli kullanımalanlarına sahiptir. Daha iyi özellikli fiberden yapılmış malzemeler üretmek ve onlarınperformanslarını arttırmak kullanım koşullarına bağlı olarak bu fiberlerin mekaniközelliklerinin nasıl değiştiğini belirlemeyi gerektirir. Yün ve ipeğin mekanik özelliklerinianlamaya yönelik birçok çalışma olmasına rağmen yine de bu fiberlerin tamamıylaincelenmediği görülmektedir.Bu tezde, ilk uzama, sıcaklık ve su gibi farklı etkilerden sonra alfa-keratin (yün ve saç) veipek fiberlerinin mekanik özellikleri incelenmiştir. Alfa-keratin fiberleri %16-%24 bölgesindeilk uzatıldıktan sonra alfa-beta konformasyon geçişlerinden dolayı ipek fiberlerinkine benzergerilim-uzama eğrileri göstermektedir. %32'den büyük ilk uzama değerleri sentetik poliamitfiberlerin gerilim-uzama eğrilerine benzerliğe yol açmaktadır. Bu fiberlerde gözlenen yenigeçişler naylon ve kapron fiberlerinin gerilim-uzama davranışlarıyla karşılaştırılarakyorumlanmıştır. Yüksek ilk uzama değerlerinin ipek fiberlerinin gerilim-uzama eğrilerindedaha yüksek gerilim değerlerine yol açtığı ve %8'den büyük değerler için 2. bir geçişin ortayaçıktığı gözlenmiştir.Su etkisinden sonra yün ve ipek fiberleri daha düşük kırılma gerilimleri ve daha yüksekelastik özellikleri göstermiştir. Burada, alfa-keratin fiberlerin gerilim-uzama eğrilerindekaynaklarda daha önce gözlenmemiş yeni bir geçiş ortaya çıkmıştır. Termal etkiden dolayı bufiberlerin mekanik özelliklerinde önemli derecede kötüleşme 150 °C'den daha büyüksıcaklıklarda ısıtmadan sonra görülmüştür. Fiberler artan ısıtma süresiyle daha kötü mekaniközellikler göstermişlerdir.Gerilim-relaksasyon ve sünme-iyileşme süreçleri detaylı olarak incelenmiştir. Yünfiberlerinin, 0-%10 aralığındaki ilk uzama değerleri için lineer olmayan viskoelastik ve%10'dan büyük uzama değerleri için lineer viskoelastik davranışa sahip olduğu görülmüştür.Yün fiberlerinin lineer olmayan viskoelastik bölgesinde uzun sürelerde relaksasyonmodülünün tahmini ve relaksasyon davranışı için matematik model önerilmiştir.Anahtar Kelimeler: alfa-keratini, yün, ipek, konformasyon geçişi, mikrofibril, gerilim,uzama, gerilim relaksasyonu, sünme. Natural polyamide fibres have important application fields especially in textile industry,engineering and medicine. To produce fibrous materials with higher characteristics andimprove their performances requires determining how the mechanical properties of thesefibres change depending on usage conditions. Although there are a lot of researches tounderstand the mechanical characteristics of wool and silk fibres but still it is seen these fibreswere not investigated completely.In this thesis, the mechanical characteristics of alpha-keratin (wool and hair) and silk fibresafter different effects such as preliminary stretching, temperature, and water wereinvestigated. It was shown that after the alpha-keratin fibres were pre-extended in the regionof 16% to 24% they show similar stress-strain curves of silk fibres due to alpha-betaconformational transitions. Pre-extension more than 32% leads to similarity to the stressstraincurves of synthetic polyamide fibres. New transitions observed on these fibres wereinterpreted by comparing with stress-strain behaviour of naylon and kapron fibres. It was seenthat preliminary stretching effect on mechanical properties of silk fibres depends on extensionlevel either. It was observed higher pre-extension level leads to higher stress values and asecond transition appears for pre-extension more than 8% on the stress-strain curve.After water effect, wool and silk fibres show lower breaking stress and higher elasticproperties. Here, a new transition which has not been observed in the literature before appearson the stress-strain curves of alpha-keratin fibres. Important decrease on mechanicalproperties of these fibres due to thermal effects is seen after heating more than 150 °C. Withincreasing time of heating, the fibres show worse mechanical characteristics.The stress-relaxation and creep-recovery processes are investigated in detail. It was seen thatwool fibres have nonlinear viscoelastic in the preliminary extension region of 0 to 10% andlinear viscoelastic behaviour for extension more than 10%. Mathematical model forestimating of relaxation modulus and behaviour of wool fibres in the nonlinear region for longtime was proposed.Keywords: alpha-keratin, wool, silk, conformational transition, microfibril, stress, strain,stress relaxation, creep. 256

Bu çalışmada; fibril biyopolimerlerden olan ipek fibroininin ve yün keratininin mekaniközelliklerine ve serbest radikalli reaksiyonlarına, bazı dış faktörlerin (suyun, farklı dozlardakiklorlu su çözeltilerinin, bazı organik çözücülerin ve elektriksel boşalmanın) etkileriaraştırılmıştır.Suda, farklı dozlardaki klorlu su çözeltilerinde, bazı organik çözücülerde, farklı sürelerboyunca bekletilen ipek ve yün liflerinde, mekanik gerilim altında yıpranma aşamaları takipedilmiştir. Aynı sıvıların, söz konusu liflerde oluşturdukları serbest radikalli süreçleriincelemek üzere ESR sinyalleri alınmış ve rekombinasyon kinetiği eğrileri elde edilmiştir.Fibril biyopolimerlerde yıpranma sürecinin genel mekanizmasının termofluktasyon karakterliolduğu kanıtlanmış; yukarıda adı geçen dış faktörlerin, yıpranmanın başladığı ilk andakiparçalanma aktivasyon enerjisi değerini azalttığı ve böylece yıpranma mekanizmasınıetkilediği sonucuna varılmıştır.Elektriksel boşalma etkisine maruz bırakılan liflerde, kısa süreler için, makromoleküllerarasında çapraz bağların oluştuğu anlaşılmış ve bu etkiyle liflerin mekanik yaşam sürelerinin(mekanik dayanıklılığın) arttığı gözlenmiştir. Effects of some external factors such as chlorinated water of different doses, organic solventsand electrical discharge on mechanical properties and free radical reactions of silk fibroin andwool keratin have been investigated in this study.Degradation processes under mechanical stress have been studied for silk and wool fibreswhich were kept in water, chlorinated water of different doses, some organic solvents fordifferent periods. ESR signals were recorded to observed free radical reactions occurred onsaid fibres by the same solvents and curves of recombination kinetic were obtained.It was proven that the general degradation mechanism of fibrous biopolymers has athermofluctation character and that the said external factors decrease initial degradationactivation energy at which the degradation starts and it affects the degradation mechanism inthis way.It has been realized that macromolecular cross-links are formed for the samples exposed toelectrical discharge for short periods and it has been observed that mechanical life time(mechanical strength) of the fibres increases with this effect.Keywords: Fibrous biopolymer, fibrous protein, silk fibroin, wool keratin, electron spinresonance, free radical, mechanical degradation. 102

ÖZET Bu çalışmada, AYPE ve AYPE'nin karışımı olan AYPE+%20 PP Elyaf kompozitinin dinamik-mekanik ve elektrik özelliklerine tavlama sürecinin etkisi incelenmiş, mekanik ve elektrik yıpranma mekanizmaları mikrofotoğraflar ile gözlenerek tartışılmıştır. Tavlamadan sonra, yukarıdaki özelliklerin sıcaklığa bağlılığı incelenmiştir. Genelde, sıcaklığa bağlı olarak bu özelliklerin kötüleşmesi ve tavlama sürecine bağlı kalmaksızın mekanik ve elektrik yıpranmanın ana zinciri oluşturan atom ve moleküler arasındaki bağın kopmasıyla oluştuğu gözlenmiştir. Tez sonuçlan sanayide sentetik boru ve elektrik kablo üretim süreçlerine uygulanmaktadır. Son yıllarda, mekanik ve elektrik dayanıklılığı arttırmak için yapılan bu tür çalışmalar yaygın olarak tüm Dünya' da yapılmaktadır. Anahtar kelimeler: Yaşam Ömrü, Karışım, Poliolefin, Sferolit, Termofluktuasyon. vıı ABSTRACT In this study, the effect of annealing process on the dynamic-mechanical and electrical properties of LDPE and LDPE+PP 20% fiber composite being a mixture of LDPE was examined, mechanical and electrical degradation mechanisms were discussed by taking the results of microphotographes into account. After annealing, the dependence of above mentioned properties on temperature was investigated. In general, it was observed that these properties get worse depending on temperature and regardless of annealing process, mechanical and electrical degradations form as a result of breaking of bonds between atoms and molecules in main chain. The results in the thesis are applied in industry and the production processes of synthetic pipes and electrical cables. Recently, these kinds of studies have been widely continued to improve the mechanical and electrical strength of polymeric materials. Keywords: Life-time, blend, polyolefin, spherulite, thermofluctuation. vm 57

ÖZET Bazı poliolefinler (DYPE ve YYPE) ve bunların temelinde olan karışımlarda (PP elyaf, Karbon siyah katkılı) deformasyon özellikleri (elastiklik modülü-E, esneklik-Ekopma ve kopma gerilimi-Qkopma ) ve bunların katkı oranına, sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlılığı incelenmiştir. Katkı oranı arttıkça ( % 10' un üzeri) E modülünün ve Qkopma' nın artması Skopma'nın ise azalması gözlenmiştir. Bu sonuç polimer zincirlerini arasındaki karşılıklı etki kuvvetlerinin artması açısından yorumlanmıştır. Yukarıdaki özelliklerin sıcaklığa bağlılığı incelenmiş, genelde sıcaklığa bağlı olarak bu özelliklerin kötüleşmesi gözlenmiş, fakat saf malzemelerde karışımlara oranlı esnekliğin daha fazla olduğunu belirlenmiştir ki bu da sıcaklığa bağlı olarak saf malzemelerde makro moleküllerin kıvraklığının artması ile açıklanır. Poliolefinler ve bunların temelindeki karışımlarda zamana bağlı deformasyon eğrilerinin DYPE ve karışımları için doğru ve YYPE ve karışımları içinse eksponansiyel orantılıklar gözlenmiştir. Bu sonuç bu malzemelerde relaksasyon sürelerinin farklılıklar gösterdiğini ortaya koyar. Tek bir saf DYPE ve YYPE + %3.5 karbon siyah örneklerinde deformasyon özelliklerinin çekme hızına bağlılığı ( Q9, e- 9, E- 9 ) incelenmiş deneysel sonuçlar teorik olarak tartışılmış ve Qkopma ve E' nin hıza bağlılığının literatürde verilmiş denklemlere uygun olduğu gösterilmiştir. Anahtar kelimeler: Poliolefin, karışım, kompozit, çekme hızı, elastiklik modülü. xı ABSTRACT The dependence of the deformation characteristics of some polyolephines ( modulus of elasticity -E, elongation -syjeid, and breaking stress-ayieid) and blends based on these polyolephines ( with PP fibre, carbon black) on the ratio of additives, temperature and deformation rate have been investigated. As the ratio of additives increases ( above 10 %) İt is observed that modulus (E) and a increase whereas s decreases. This result is explained in terms of the increase in the mutual effective -forces-between chains of polymer. The dependence of above-mentioned properties on temperature was examined. It was observed that these properties deteriorated, but the elasticity of the pure materials became higher compared with that of mixed materials. It was explained with the increase in the flexibility of macromolecules in the pure materials depending on the temperature. In polyolephines and blends based on them, the linear proportionality in the time depending deformation curves of LDPE and their blends, exponential proportionality in those of HDPE and their blends were observed. This result states that the relaxation times show differences in these materials. The dependence of the deformation properties of pure LDPE and HDPE + 3.5 % carbon black samples on tensile rate (a-9, e-9, E-9) were examined, the experimental results were discussed theoretically and it was shown that the dependence of cryieid and E on the rate consistent with the equations given in the literature. Key words: Polyolephine, blend, composite, tensile speed, elasticity modulus. Xll 63