PET Filmlerin Elektrostatik Etkileşime Dayalı Yüzey Modifikasyonu ve Karakterizasyonu

Polietilen tereftalat (PET) filmler, sahip oldukları üstün mekanik ve ısıl özellikler nedeniyle gıda ambalajları, elektronik, sensör, biyomedikal ve membran teknolojileri gibi birçok endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmaktadır [1-3]. Ancak PET'in hidrofobik karakteri ve düşük yüzey enerjisi, ürün çeşitliliğinin ve özelliklerinin geliştirilmesi için yüzey modifikasyonunu gerektirmektedir. Polielektrolitlerin (PE) elektrostatik etkileşime dayalı tabakalı kaplama (Layer-by-Layer- LbL) yöntemi, aktif yüzeylerin nanometre ölçeğinde homojen, kontrollü kimyasal yapıda ve kalınlıkta hazırlanabilmesine olanak tanıyan pratik ve uygulanabilir bir teknik olarak öne çıkmaktadır.

Bu çalışmada, PET filmlerin yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla öncelikle filmler belirli boyutlarda kesilerek farklı sürelerde UV/ozon odasında işleme tabi tutulmuştur. İlk aşamada, işlem görmemiş saf PET film ile ön işlem görmüş PET filmlerin yüzey davranışları Tensiyometre cihazıyla yapılan ölçümlerle kıyaslanarak ön işlemin etkisi incelenmiş ve ardından LbL kaplama için optimum ön işlem süresi belirlenmiştir. PET filmin yüzey temas açısının ön işlemle birlikte 73o den 41o e düştüğünü, diğer bir ifade ile yüzeyin hidrofilikliğinin arttığını göstermiştir. Ozonlama işlemiyle, LbL kaplama için gerekli olan yüzeyde negatif yüklerin oluşturulmasının ardından otomatik daldırma kullanılarak PET yüzeyler üzerine polikatyon olarak polilallilamin hidroklorit (PAH) ve polianyon olarak polstirensülfonik asit sodyum tuzu (PSS) çözeltileri elektrostatik etkileşimler aracılığıyla tabakalı olarak kaplanmıştır. LbL kaplama işlemi sırasıyla PAH çözeltisi (5 dk), saf su (2 dk), PSS çözeltisi (5 dk) ve saf su (2 dk) periyotlarında daldırma adımları takip edilerek toplamda 20 döngü boyunca tekrarlanmıştır. Hazırlanan ince film çoklu tabakalarının oluşumu ve optik özellikleri UV-Vis spektrofotometresi ile izlenirken yüzey özellikleri temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, yüzeydeki modifikasyonun ve yük değişiminin somut bir göstergesi olarak filmler model bir boyar madde olan ve pozitif yüke sahip metilen mavisi ve PSS ile daldırmalı şekilde kaplanarak renk değişimi üzerinden gözlemsel olarak da çoklu tabaka oluşumu gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, ön işlemin ardından uygulanan LbL tekniğinin, PET filmlerin yüzey davranışlarını ve fonksiyonelliğini kontrollü bir şekilde değiştirme konusunda etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir. Ayrıca hazırlanan orijinal PET film ile çok tabakalı LbL modifiye filmin ısıl özelliklerinin TG analizi ve morfolojilerinin SEM analizi ile belirlenmesi de gerçekleştirilmiştir.