Araştırma Makalesi

Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi

Cilt: 5 Sayı: 2 31 Temmuz 2025
PDF İndir
TR EN

Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi

Öz

Bu çalışma kapsamında; sürdürebilir, doğal ve çevreci yapısı ile gün geçtikçe adından çokça bahsetmeye başlanılan endüstriyel kenevir lifinin endüstri için son derece stratejik bir ürün olan karbon lif olarak üretilmesine yönelik bir dizi çalışmaları konu almaktadır. Endüstriyel kenevir liflerinin termal stabilizasyonunu sağlamak oksijence zengin bir ortamda 250 °C’de 30, 60, 90, 120, 150 ve 180 dakika bekletme sürelerini içeren 6 farklı bekletme sürelerindeki ısıl işlemler gerçekleştirilmiştir. Kimyasal emdirme sonrası ısıl işlem esnasındaki bekletme sürelerinin sonucunda elde edilen numunelerin yapısındaki fiziksel ve kimyasal değişimler; iplik numarası, lif kalınlığı, çakmak ile alev testi, DSC, TGA, FT-IR, X-RD ve SEM ölçümleri ile ortaya konuldu. DSC çalışması, fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyonu bekletme sürelerinin artması ile arttırdığı ve selüloz yapısındaki hidroksil gruplarını bloke ederek uçucu ürünlerin oluşumunu önlediğini gösterdi. TGA termogramları artan bekletme sürelerinde karbon veriminde artış olduğunu gösterdi. XRD sonuçları, bekletme süresinin artmasıyla selüloz II kristal yapısının kaybolduğunu ve amorf bir yapının ortaya çıktığını gösterdi. FT-IR spektrumları, hidroksil gruplarının eş zamanlı uzaklaştırılması ve su uzaklaştırma reaksiyonları nedeniyle molekül içi ve moleküller arası hidrojen bağlarındaki kısmi kaybın devam ettiğini göstermektedir. 180 dk stabilizasyon bekletme süresinde TGA’dan elde edilen 900 °C'deki karbon verimi yaklaşık %40’tır. Fiziksel ve kimyasal yapıdaki değişimler; iplik numarası ve lif çapı ölçümlerinin yansıra, çakmak ile yakma ve renk değişimi analizi yöntemleri ile de desteklendi.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK-ARDEB

Proje Numarası

223M375

Teşekkür

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 223M375 numaralı proje ile desteklenmiştir Projeye verdiği destekten ötürü TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız.

Kaynakça

  1. Mohanty AK et al (2005) Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites. Boca Raton, FL:Taylor&Francis Group, LLC.
  2. Dizbay-Onat M, Vaidya UK, Balanay JAG, Lungu CT (2018) Preparation and characterization of flax, hemp and sisal fiber-derived mesoporous activated carbon adsorbents. Adsorption Science & Technology 36(1-2):441-457. https://doi.org/10.1177/0263617417700635
  3. Gül A (2025) Fosforik asit emdirilmiş viskoz rayon liflerinin karbonizasyon öncesi termal stabilizasyon aşamasında meydana gelen yapısal dönüşümlerin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40(2):749-760. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1357056
  4. Karacan I, Gül A (2014) Carbonization behavior of oxidized viscose rayon fibers in the presence of boric acid–phosphoric acid impregnation. Journal of Materials Science 49:7462-7475. https://doi.org/10.1007/s10853-014-8451-5
  5. Karacan İ, Soy T (2013) Investigation of structural transformations taking place during oxidative stabilization of viscose rayon precursor fibers prior to carbonization and activation. Journal of Molecular Structure 1041:29-38. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2013.02.040
  6. Fu R, L Liu, W Huang, P Sun (2003) Studies on the structure of activated carbon fibers activated by phosphoric acid. Journal of Applied Polymer Science 87(14):2253–61. https://doi:10.1002/app.11607
  7. Gül A (2025) Study on Structural Changes During the Thermal Stabilization Stage of Hemp Fibers Impregnated with Phosphoric Acid Before Carbonization and Activation. Fibers Polym 26(2):91-112. https://doi.org/10.1007/s12221-024-00835-7
  8. Rosas JM, J Bedia, J Rodríguez-Mirasol, T Cordero (2009) HEMP-derived activated carbon fibers by chemical activation with phosphoric acid. Fuel 88(1):19–26. https://doi:10.1016/j.fuel.2008.08.004

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Polimer Teknolojisi, Lif Teknolojisi, Tekstil Bilimleri ve Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Temmuz 2025

Gönderilme Tarihi

3 Mart 2025

Kabul Tarihi

28 Haziran 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 5 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA
Ateş, H., & Gül, A. (2025). Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi. Journal of Innovative Engineering and Natural Science, 5(2), 720-736. https://doi.org/10.61112/jiens.1647395
AMA
1.Ateş H, Gül A. Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi. JIENS. 2025;5(2):720-736. doi:10.61112/jiens.1647395
Chicago
Ateş, Hakan, ve Abdullah Gül. 2025. “Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi”. Journal of Innovative Engineering and Natural Science 5 (2): 720-36. https://doi.org/10.61112/jiens.1647395.
EndNote
Ateş H, Gül A (01 Temmuz 2025) Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi. Journal of Innovative Engineering and Natural Science 5 2 720–736.
IEEE
[1]H. Ateş ve A. Gül, “Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi”, JIENS, c. 5, sy 2, ss. 720–736, Tem. 2025, doi: 10.61112/jiens.1647395.
ISNAD
Ateş, Hakan - Gül, Abdullah. “Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi”. Journal of Innovative Engineering and Natural Science 5/2 (01 Temmuz 2025): 720-736. https://doi.org/10.61112/jiens.1647395.
JAMA
1.Ateş H, Gül A. Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi. JIENS. 2025;5:720–736.
MLA
Ateş, Hakan, ve Abdullah Gül. “Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi”. Journal of Innovative Engineering and Natural Science, c. 5, sy 2, Temmuz 2025, ss. 720-36, doi:10.61112/jiens.1647395.
Vancouver
1.Hakan Ateş, Abdullah Gül. Karbonizasyon öncesi fosforik asit ve borik asit emdirilmiş kenevir liflerinin termal stabilizasyondaki bekletme sürelerinin yapısal değişimleri üzerine etkisi. JIENS. 01 Temmuz 2025;5(2):720-36. doi:10.61112/jiens.1647395