Yıl: 2018 Cilt: 19 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 39 - 47 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17474/artvinofd.342383

Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi

Öz:
Bu çalışmada, ökaliptus (Eucalyptus camaldulensis) odun yongalarından, ağartılmış kraft hamur lifi elde edilmiştir. Ardından ağartılmış hamur lifi 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oksil (TEMPO), N-hidroksiftalimit (PINO) ve periyodat (IO4−) ile modifiye edilmiştir. Sonrasında elde edilen ürünler homojenizatörden geçirilerek nano boyutlara düşürülmüş ve modifiye nanoseluloz elde edilmiştir. Elde edilen modifiye nanoselülozların, kimyasal özellikleri HPLC (High Performance Liquid Chromotography) ve FTIR (Fourier Transform Infrared) ile morfolojik analizleri ise SEM (Scanning Electron Microscopy) cihazları kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmada modifikasyonlar sonrasında, moleküler ve amorf yapının değiştiği belirlenmiştir. Periyodat'ın, 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oksil ve N-hidroksiftalimit ile karşılaştırıldığında, glukoz üzerinde daha etkin olduğu belirlenmiştir. Morfolojik analizlerde 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-N-oksil’in N-hidroksiftalimit'e ve periyodata oranla lif yapısının boyutsal değişiminde daha etkili olduğu gözlenmiştir. Son yıllarda nano seviyelerde yapılan çalışmaların sayısı giderek artış göstermektedir. Çalışmada nano boyutlara sahip nanoselüloz üretimi ve ardından üretilen nanoselülozun modifikasyonu başarıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda modifiye nanoselülozların kimyasal ve morfolojik özellikler incelendiğinde, kullanılan kimyasalların nanoselüloz üzerinde farklı etkiler meydana getirdiği belirlenmiştir. Elde edilen bulgular ışığında mevcut çalışmanın literatüre destek sağlayacağı düşünülmektedir.
Anahtar Kelime:

Chemical and morpholgical analysis of modified nanocellulose

Öz:
In this this study, bleached kraft pulp fibers was obtained from Eucalyptus camaldulensis wood chips. Then, those bleached kraft pulp fibers were modified with 2,2,6,6-tetramethyl 1-1-piperidinyloxy (TEMPO), N-hydroxyphthalimide (PINO) and periodat (IO4−). Afterward, the obtained samples were passed through high pressure homogenizator to convert them to modified nanocellulose. Chemical and morpohlogical analysis of the obtained products were investigated by using HPLC (High Performance Liquid Chromotography), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and SEM (Scanning Electron Microscopy) device. After modifications, it was determined that molecular and amorph structure altered the chemical structure of the samples. Periodate was more effective on glucose over to tetramethyl 1-1-piperidinyloxy and N-hydroxyphthalimide. In the morphological analysis, 2,2,6,6-tetramethyl 1-1-piperidinyloxy caused more effective in that aspect of fibril structure. Studies regarding nano scale have been increased in the last years,. In the present study, nanocellulose productions and their modification were succesfully carried out. When investigated chemical and morphological properties of the obtained modified nanocellulose, it was determined that used chemicals led to different effects on the nanocellulose. In the light of the obtained data, it has been thought that the present study will make extra contribution to the literature.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Alemdar A, Sain M (2008) Biocomposites from wheat straw nanofibers: Morphology, thermal and mechanical properties. Composites Science and Technology, 68(2): 557-565.
  • Ankerfors M, Lindström T, Henriksson G (2009) Method for the manufacture of microfibrillated cellulose. US Pat. 20090221812 A1.
  • Ayata U (2008) A research of eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis and Eucalyptus grandis) wood properties and their use in the paper industry. Master Thesis, Science Institute of Kahramanmaraş Sütçü İmam University, Kahramanmaraş, Turkey.
  • Aydın Z (2007) İletken poli(etilen teraftalat)/polipirol kompozit liflerinin kimyasal polimerizasyonla hazırlanması ve karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
  • Bahar ER (2012) Selüloz nano parçacıklarıyla güçlendirilmiş polipropilen nanokompozit malzemelerin solvent casting metodu ile hazırlanması ve analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
  • Besbes I, Alila S, Boufi S (2011) Nanofibrillated cellulose from TEMPO- oxidized eucalyptus fibres: Effect of the carboxyl content. Carbohydrate Polymers, 84: 975-983.
  • Biliuta G, Fras L, Harabagiu V, Coseri S (2011) Mild oxidation of cellulose fibers using dioxygen as ultimate oxidizing agent. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 6(1): 291- 297.
  • Çapuroğlu M, (2002) Effect of ionizing radiation on the stability of carbon black filled ethylene vinyl acetate copolymer, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe University, Fen Bilimleri Enstitüsü.
  • Coseri S, Biliuta G, Zemljič LF, Srndovic JS, Larsson PT, Strnad S, Kreže T, Naderi A, Lindström R (2015) One-shot carboxylation of microcrystalline cellulose in the presence of nitroxyl radicals and sodium periodate. RSC Advances, 5(117): 85889–85897.
  • Güven O, Monteiro SN, Mourac EAB, Drelich JW (2016) Re-emerging field of lignocellulosic fiber – Polymer composites and ionizing radiation technology in their formulation. Polymer Reviews, 56(4): 702-736.
  • Hirota M, Tamura N, Saito T, Isogai A (2009) Oxidation of regenerated cellulose with NaClO 2 catalyzed by TEMPO and NaClO under acid- neutral conditions. Carbohydrate Polymers, 78: 330–335.
  • Huang C-F, Chen J-K, Tsai T-Y, Hsieh Y-A, Lin K-Y A (2015) Dual- functionalized cellulose nanofibrils prepared through TEMPO mediated oxidation and surface-initiated ATRP. Polymer, 72: 395- 405.
  • Isogai A, Saito T, Fukuzumi H (2011) TEMPO oxidized cellulose nanofibers. Nanoscale, 3: 71-85.
  • Iwamoto S, Nakagaito AN, Yano H (2007) Nano-fibrillation of pulp fibers for the processing of transparent nanocomposites. Applied Physics A, 89(2): 461-466.
  • Klemm D, Kramer F, Moritz S, Lindström T, Ankerfors M, Gray D, Dorris A (2011) Nanocelluloses: A new family of nature-based materials. Angewandte Chemie International Edition, 50(24): 5438–5466.
  • Kristiansen KA, Potthast A, Christensen BE (2010) Periodate oxidation of polysaccharides for modification of chemical and physical properties. Carbohydrate Research, 345: 1264–1271.
  • Lavoine N, Desloges I, Dufresne A, Bras J (2012) Microfibrillated cellulose–Its barrier properties and applications in cellulosic materials: A review. Carbohydrate Polymers, 90(2): 735-764.
  • Leitner J, Hinterstoisser B, Wastyn M, Keckes J, Gindl W (2007) Sugar beet cellulose nanofibril-reinforced composites. Cellulose, 14(5): 419-25.
  • Lin N, Dufresne A (2014) Nanocellulose in biomedicine: Current status and futureprospect. European Polymer Journal, 59: 302–325.
  • Moon RJ, Martini A, Nairn J, Simonsen J, Youngblood J (2011) Cellulose nanomaterials review: Structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, 40(7): 3941-94.
  • Nakagaito AN, Yano H (2004) The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of highstrength plant fiber based composites. Applied Physics A, 78(4): 547-552.
  • Nikolic T, Kostic M, Praskal J, Petronijevic Ž, Škundrič P (2011) Sorption properties of periodate oxidized cotton. Chemical Industry & Chemical Engineering Quarterly, 17(3): 367-374.
  • Potthast A, Kostic M, Schiehser S, Kosma P, Rosenau T (2007) Studies on oxidative modifications of cellulose in the periodate system: Molecular weight distribution and carbonyl group profiles. Holzforschung, 61: 662–667.
  • Poyraz B, Tozluoglu A, Candan Z, Demir A, Yavuz M (2017) Influence of PVA and silica on chemical, thermo-mechanical and electrical properties of Celluclast-treated nanofibrillated cellulose composites. International Journal of Biological Macromolecules, 104(Pt A): 384-392.
  • Saito T, Nishiyama Y, Putaux JL, Vignon M, Isogai A (2006) Homogeneous suspensions of ındividualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules, 7(6): 1687-1691.
  • Sluiter A, Hames B, Ruiz R, Scarlata C, Sluiter J, Templeton D (2004) NREL biomass program: Determination of structural carbohydrates and lignin in biomass, Biomass Analysis Technology Team, Laboratory Analytical Procedure 2004, Department of Energy, United States of America.
  • Uysalman T, (2015) Çevreye duyarlı yüksek mukavemetli polipropilen lignin kompozitleri, Yüksek Lisans Tezi, İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği.
  • Wei L, Agarwal UP, Hirth KC, Matuana LM, Sabo RC, Stark NM (2017) Chemical modification of nanocellulose with canola oil fatty acid methyl ester. Carbohydrate Polymers, 169: 108–116.
  • Yakkan E, (2015) Nanocellulose-Propilen Kompozitler, Yüksek Lisans Tezi, İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği.
  • Yi J, Xu Q, Zhang X, Zhang H (2008) Chiral-nematic self-ordering of rodlike cellulose nanocrystals grafted with poly(styrene) in both thermotropic and lyotropic states. Polymer, 49(20): 4406-4412.
APA POYRAZ B, ARSLAN R, AKINCI A, TUZLUOĞLU A (2018). Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 39 - 47. 10.17474/artvinofd.342383
Chicago POYRAZ BAYRAM,ARSLAN Recai,AKINCI Ahmet,TUZLUOĞLU Ayhan Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 19, no.1 (2018): 39 - 47. 10.17474/artvinofd.342383
MLA POYRAZ BAYRAM,ARSLAN Recai,AKINCI Ahmet,TUZLUOĞLU Ayhan Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, vol.19, no.1, 2018, ss.39 - 47. 10.17474/artvinofd.342383
AMA POYRAZ B,ARSLAN R,AKINCI A,TUZLUOĞLU A Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi. 2018; 19(1): 39 - 47. 10.17474/artvinofd.342383
Vancouver POYRAZ B,ARSLAN R,AKINCI A,TUZLUOĞLU A Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi. 2018; 19(1): 39 - 47. 10.17474/artvinofd.342383
IEEE POYRAZ B,ARSLAN R,AKINCI A,TUZLUOĞLU A "Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi." Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 19, ss.39 - 47, 2018. 10.17474/artvinofd.342383
ISNAD POYRAZ, BAYRAM vd. "Modifiye nanoselülozun kimyasal ve morfolojik analizi". Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 19/1 (2018), 39-47. https://doi.org/10.17474/artvinofd.342383