Electrochemıcal manıpulatıon of adhesıon strength of polybenzoxazınes on metal surfaces: From strong adherıng to dısmantlıng
Poli̇benzoksazi̇nleri̇n metal yüzeylere kuvvetli̇ yapışma ve yüzeyden ayrılma özelli̇ği̇ni̇n elektroki̇myasal olarak ayarlanması
- Tez No: 356089
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Polibenzoksazinler, üstün mekanik ve fiziksel özellikleri ile son yıllarda büyük ilgi uyandıran yüksek performanslı termoset fenolik reçinelerdir. Kürlenme sırasında hemen hemen hiç hacimsel değişime uğramayışları, düşük su absorbiyonu göstermeleri, yüksek yanma ürünü yüzdesi, kürlenme için asit katalizöre ihtiyaç duyulmaması, kürlenme sırasında yan ürün oluşturmamaları gibi özellikleri ile novalak ve resol tipi fenolik reçinelere alternatif olmuşlardır. Birçok avantaj sağlayan özelliğinin yanı sıra, monomer öncülerinden sentezlenen saf polibenzoksazin kimyasının çeşitli dezavantajları da vardır. Film haline getirilememe, kırılganlık, işlenme güçlüğü, yüksek kürlenme sıcaklığı gibi özellikler polibenzoksazinlerin kullanılabilirliliğini sınırlanmaktadır. Bu dezavantajların üstesinden gelebilmek için bilim adamları çeşitli stratejiler geliştirilmiştir; (i) çeşitli fonksiyonlu gruplarla modifiye edilmiş benzoksazin sentezi, (ii) polimerik benzoksazin sentezi, (iii) benzoksazinleri dolgu maddeleri, fiberler veya başka yüksek performanslı polimerlerle karıştırmak gibi yöntemler bu yaklaşımlara örnek olarak verilebilir. Benzoksazin öncülleri ve onlardan meydana gelmiş çapraz bağlı polimerler bazı karakteristik özellikler göstermektedirler. Bunların başında, polimerizasyon sırasında düşük hacim kaybı gelmektedir. Tüm termoplastik ve termoset reçineler polimerizasyon süresince hacim kaybına uğrarlar. Düşük büzüşmeye (hacim kaybına) saip olan materyaller dahi %2-10 kadar hacim kaybederler, bu da benzoksazinlerin yapıştırıcı, kaplayıcı ve dolgu maddesi olarak kullanılmaları için sakıncalı bir durumdur. Benzoksazinler ve polibenzoksazinler, yüksek derecede mekaniksel özellikleri yanında ± %1 kadar hacimsel değişiklik gösterirler. Yüksek sıcaklıklarda yapılan kürleme işleminde büzüşme çok az meydana gelirken, oda sıcaklığında küçük hacimsel değişiklikler oluşabilmektedir. Oda sıcaklığında bu iki türdeki sistemlerin birleştirilmesi idealdir. Bunun dışında benzoksazinlerin ilgi çekici bir başka özelliği suyu çok çok az adsorplamalarıdır. Böylelikle düşük dielektrik sabitine sahip polimerlerin eldesi çok kolay olmaktadır. Camsı geçiş sıcaklığı özelliği, polimerlerin termal kararlılıklarını etkileyen önemli bir faktördür. Yüksek camsı geçiş sıcaklıklarına sahip termosetlerin termal dayanıklılıkları, düşük camsı geçiş sıcaklığına sahip olanlara oranla daha yüksektir. Çapraz bağ yoğunluğunun artması kırılganlık ve yüksek camsı geçiş sıcaklıklarına, kırılganlığa neden olmaktadır. Kömürleşme verimi, materyallerin yanabilirliklerini tespit etme konusunda gerekli bir parametredir. Kömürleşme verimi yüksek olan maddeler, düşük alev alma özellikleri sebebiyle tercih edilmektedirler. Benzoksazinler, çok sayıda hidroksil, tersiyer amin ve benzen gruplarına sahip olduklarından, yanmaya dayanıklı ve bu özellikleriyle de tercih edilen malzemelerdir. Polibenzoksazinlerin işlenebilirliğini ve mekanik özelliklerini arttırmak için yapısında benzoksazin üniteleri içeren ana zincir, yan zincir veya uç zincir (telekelik) polimerler sentezlenmiştir. Ana zincir polimerik benzoksazinlerin, molekül ağırlıkları benzoksazin monomerlerine oranla daha yüksektir. Bu da onlara kolaylıkla işlenebilme ve üstün mekanik özellikler sağlar. Ana zincirinde benzoksazin halkası içeren polibenzoksazinler çeşitli şekillerde elde edilebilirler. Lineer polimerlerin diaminler ve bisfenollerin reaksiyonu ile sentezlenmesi, ana zincir polimerik öncüllerin sentezindeki ilk yaklaşımdır. Bu yaklaşım ile oligomerik büyüklükte polimerler elde edilebilmektedir (1000
Özet (Çeviri)
Polybenzoxazine, has gained incremental interest as one of the precious high performance polymeric materials, due to their advantageous properties over the classical novolac and phenolic resins. They posses a number of outstanding characteristics such as, no requirement for harsh catalyst, long shelf lives, no generation of byproducts during curing, low water uptake, almost zero shrinkage in the course of curing. However, polybenzoxazines synthesized from the monomer precursors suffer from some demerits consisting of i) brittleness ii) need of quite high temperature for curing iii) poor film forming and proccesibility. Therefore, various strategic approaches were propounded to overcome these deficiencies as well as expand the existing properties. One of the alternative ways is associated with synthesis of modified monomers with different functionalities, while the other route is deal with blending with polymers or fillers and fibers. Another significant improvement is based on incorporating benzoxazine units at the end chain, main chain or side chain polybenzoxazines. Polybenzoxazine composites prepared by all strategies have reached quite promising performance. It has been shown that, independently from the above strategies employed, monomer design approach has been repetitively used to incorporate desired functionalities to the end structure of polybenzoxazine thermosettings, since their molecular stucture provides immense design flexibility by means of using various phenolics, primary amines and formaldehyde. Apart from straight forward synthesis of benzoxazines, another strinking feature is, their polymerization can easily be achieved in the absence of a catalyst at temperatures between ca. 160-250 °C depending on the functionalities on the monomer. Even much lower polymerization temperatures in special cases were reported. Mono-oxazine ring containing benzoxazine has a distorted semichair structure, with the nitrogen and the carbon between the oxygen and nitrogen on the oxazine ring sitting, respectively, above and below the benzene ring plane. This heterocylic ring can easily undergo ring-opening reaction under specific conditions and the resultant polymer is a network comprised of phenolics and amine bridges as the structural motifs. Furthermore, as a result of both oxygen and nitrogen of the oxazine ring can behave as potential cationic polymerization initiation site thus the benzoxazine ring becomes very likely to open via a cationic mechanism. It is known that polymers involving hydroquinone-quinone or similar redox couples have diverse applications ranging from electrical conductors, batteries, electrode coatings for sensors, catalysts for electrochemical reactions, antioxidants to reaction inhibitors On these bases, incorporation of quinone groups into the benzoxazine structure would be a great advantage by virtue of the redox cycle between quinone hydroquinone couples. By this way, redox active polybenzoxazines can change the structural motif of itself simply using electrochemical stimulus, which meant that some properties of the polybenzoxazines can be altered in a cyclic manner between two distinct points. One of these properties is the adhesion of polybenzoxazines onto steel surfaces via attractions between phenolic hydroxyls and iron atoms. Quinone-hydroquinone conversions can effect the hydroxyl content on the structure of polybenzoxazines and the adhesive property could swing (oscillate) between two adhesion points. Herein, we describe efforts to synthesize benzoxazine monomers possessing anthraquinone groups in the structure to generate corresponding polybenzoxazine networks by thermally active ring opening polymerization capable of changing adhesion property by external electrochemical stimulation. For this purpose, using 1,5 dihydroxyanthraquinoe, paraformaldehyde and various amines, several anthraquinone based benzoxazines synthesized. Characterizations of three different monomoners were done by 1H-NMR and FT-IR. Curing behavior of the monomers has been studied by DSC.Thermal properties of the cured polymers were investigated using TGA. The progress of the curing reaction was also monitored by IR . In addition, 13C NMR was conducted for proving the polybenzoxazines. The redox behavior of these polymers is examinated by cyclic voltammetry. Furthermore, adhesion and dismantling properties of the polymers on the metal surfaces, in course of redox cycle, are demonstrated by adhesion test.
Benzer Tezler
- ikiz merdaneli sürekli döküm yöntemiyle eloksal kalite AA5005 alüminyum alaşımı levha üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of anodizing quality AA5005 aluminium sheet produced by twin roll casting
BEYZA YEŞİLBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Fabrication of micromixers for efficient antigen-antibody binding
Verimli antijen-antikor bağlanması için mikro karıştırıcıların üretimi
AMENAH AL-BARUDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Construction and characterization of biomimetic cell membranes on the surface of electrospun conductive nanofiber mats
Elektro çekim yöntemi ile elde edilmiş iletken polimer nanofiber mat yüzeylerinde biyomimetik hücre zarı üretimi ve karakterizasyonu
ŞEBNEM SEHERLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Concentration and detection of bacteria with combined AC electrokinetic and impedance analysis in microfludic systems
Mikroakışkanlarda AC elektrokinetik tekniklerle empedans tabanlı bakteri algılaması
KADRİYE ÖLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL