Hızlı kuruyan su bazlı kaplama malzemelerinin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of fast dry water based coating material
- Tez No: 531747
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KAŞGÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Emülsiyon polimerizasyonu; su bazlı bir emülsiyon, en az bir monomer ve sürfaktan ile başlayan serbest radikal polimerizasyonu prosesidir. Polimerizasyon işlemi sırasında, sürfaktanlar partikül nükleasyonu için alanlar oluşturur, partikül büyüklüğünü kontrol eder ve partiküller oluştukça kolloidal stabiliteyi sağlar. Yüksek su duyarlılıkları nedeniyle, geleneksel anyonik sürfaktan içeren emülsiyon polimerleri suya karşı zayıf bir dirence sahiptir. Alkali çözünür reçineler (AÇR'ler), hem hidrofobik kısımlara hem de karboksilik asit gibi fonksiyonel gruplarına sahip olan spesifik tipte polimerik yüzey aktif maddelerdir. Geleneksel yüzey aktif maddeler esas olarak emülsiyon polimerlerinin stabilizasyonu için kullanılır. Bu durum ayrıca, lateks parçacıklarına elektrosterik stabilizasyon sağlayan alkali çözünür reçineler ile de elde edilebilir. Böylece, geleneksel yüzey aktif maddelerin miktarı azaltılabilir veya tamamen değiştirilebilir. Alkali çözülebilir reçineler, çıkarılabilir koruyucu kaplamalar, basınca duyarlı yapışkanlar, su bazlı grafik sanatları ürünleri, deri kaplamaları, kağıt kaplamaları ve inşaat malzemeleri gibi çeşitli alanlarda kullanılabilir. Bu çalışmada, bimodal partikül boyutu dağılımına sahip alkali çözünür reçine destekli emülsiyon polimerleri sentezlenmiştir. Aynı zamanda, bu tür emülsiyon polimerlerini üretmek için yöntem geliştirilmiş ve özellikle hızlı kuruma istenen uygulamalarda bu AÇR stabilize polimerin kullanımına ilişkin uygulamaları belirlenmiştir. HIZLI KURUYAN SU BAZLI KAPLAMA MALZEMELERİNİN SENTEZ VE KARAKTERİZASYONU xv Bu doğrultuda, elde edilen emülsiyon polimerleri, özellikle hızlı kurumaya ihtiyaç duyulan uygulamalarda, örneğin hızlı kuruma sürelerine sahip boya bileşimlerinin yapımında, film oluşturma ve kaplama bileşimlerinde kullanılabilir. Doktora tezinde, emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle, alkali çözülebilir reçine kullanılarak elde edilen polimerlerin partikül boyutu dağılımının kontrol edildiği yöntemler geliştirilmiştir. Böylelikle, monomodal ya da bimodal partikül boyutu dağılımına ve yüksek katı içeriğe sahip alkali çözünebilir reçine destekli emülsiyon polimerleri üretilmiştir. Çalışmada farklı oranlarda MAA monomeri kullanılarak, MMA/EA, ST, EHA, ACN, BA bileşimlerinde AÇR'ler hazırlanmıştır. Ardından bu AÇR'ler kullanılarak; MMA/ST ve MMA/EA bazlı polimerler sentezlenmiştir. Ürünlerin FTIR spektroskopisi analizi, termal analizi (DSC), gaz kromatografisi (GC), partikül boyutu analizi (PBD), optik analizi (TEM), molekül ağırlığı analizi (GPC), reolojik analiz, yapısal analizleri (NMR) ile, alkali çözünür reçine ve polimerlerde kullanılan farklı hidrofilitedeki monomerlerin çözünürlük değerlerinin ve buna bağlı olarak farklandırılan partikül boyut dağılımının kuruma üzerine etkileri, analiz sonuçları ile birlikte bulgular kısmında verilmiştir. AÇR sentezinde kullanılan MAA miktarı arttıkça, bu AÇR'ler tarafından üretilen polimerlerin önce büyük bir ortalama partikül boyutu dağılımına, daha sonra bimodal yapıya geçtiği, sonrasında dağılımın dar ve küçük tane boyutuna ulaştığı görüldü. AÇR'lerin çözünürlüğündeki azalma ile oluşan polimerlerin ortalama partikül boyutu arasında doğru orantılı bir şekilde artma olduğu bulundu. Ayrıca, benzer MAA miktarlarına sahip AÇR kullanılarak oluşturulmuş, ancak yapıdaki komonomerin farklılaştırılmasıyla sentezlenen polimerlerin partikül boyutu dağılımı, kullanılan monomerin suda çözünürlüğüne bağlı olarak değişti. Suda çözünürlük arttıkça; bu monomerlere sahip AÇR'ler tarafından üretilen polimerler önce büyük bir ortalama partikül boyutu dağılıma, daha sonra bimodal yapıya geçtiği, sonrasında dağılım dar ve küçük tane boyutuna ulaştığı görüldü. Yapılan çalışmada, geleneksel sürfaktanlı sistemler ile üretilen polimerlerin su tutucu özelliklerinin kuruma zamanını negatif olarak etkilemeleri nedeniyle, AÇR kullanılarak sentezlenen polimerin, geleneksel polimere göre çok daha hızlı kuruduğu görüldü. Bimodal partikül büyüklüğü dağılımı ile sentezlenen yüksek katı düşük viskoziteli polimerlerin ihtiva ettiği su miktarının az olması nedeniyle daha hızlı kuruduğu gözlendi. Bunun yanı sıra hidrofobite arttıkça, yüzey gerilimi ve ıslanma özelliğinin düşmesi, yüzeyde adsorplanan ve/veya absorplanan su miktarının azalması, hızlı kurumaya sebep oldu. Geleneksel sürfaktanlar ile hazırlanmış lateksler ve yeni geliştirilen AÇR bazlı polimerlerin boya aplikasyon çalışmaları, ovma direnci, kuru/ıslak yapışma ve mekanik dayanımının AÇR bazlı polimerlerde daha yüksek olduğunu gösterdi.
Özet (Çeviri)
Emulsion polymerization is a type of free radical polymerization process which most of the time starts with an emulsion incorporating water, at least one monomer and a surfactant. During the polymerization process, surfactants provide sites for particle nucleation, controls the particle size and provide colloidal stability as the particles are formed. Due to their high water sensitivities, they cause poor resistance to water for the emulsion polymers containing them. Alkali soluble resins (ASR's) are specific type of polymeric surfactants which have both hydrophobic parts and carboxylic acid functional groups. Conventional surfactants are mainly used for stabilization of emulsion polymers. This can also be achieved by alkali soluble resins which provide electrosteric stabilization to the latex particles so that the amount of conventional surfactants can be decreased or they can even be completely replaced. The applications of alkali soluble resins have been possible in a variety of different fields such as removable protective coatings, pressure sensitive adhesives, water-based graphic arts products, leather finishes, paper coatings and construction materials. This study relates to an alkali soluble resin supported emulsion polymer composition having a bimodal particle size distribution. It also relates to a process for producing such an emulsion polymer and to the use of this polymer in applications especially where fast drying is desired. SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF FAST DRY WATER BASED COATING MATERIAL xvii Accordingly the resulting emulsion polymers can be used in film forming and coating compositions especially in applications where fast drying is required, for instance in making paint compositions having rapid drying times. According to the present study, it is has been possible to provide a method for producing an alkali soluble resin supported polymer by using emulsion polymerization process, where the particle size distribution is controlled over a wide range. Additionally, a method for producing an alkali soluble resin supported emulsion polymer that allows for a polymodal and/or bimodal particle size distribution and a high solid content in the resulting emulsion polymer is also provided. In the study, ASR's were prepared in MMA / EA, ST, EHA, ACN, BA compounds by using different ratios of MAA monomer. MMA / ST and MMA / EA based polymers were synthesized with these ASRs. FTIR spektroskopy, thermal analysis (DSC), gas chromatography (GC), Particle size distribution (PBD), optic analysis (TEM), molecular weight analysis (GPC), reology, moleculer analysis (NMR) and drying time analysis were aplied. It has been found out that as the amount of methacrylic acid (MAA) used in the alkali soluble resin synthesis increases, the polymers made by these ASRs first have a large particle size distribution, then pass to the bimodal structure, and then the particle size distribution becomes narrow and small particle size. There is a direct relation between the solubility of the ASR and average particle size of the polymers. Furthermore, polymers formed using ASRs having the same MAA amounts but synthesized by differentiation of the co-monomer in the structure; particle size distribution varies depending on the water solubility of the monomer used. As the water solubility increases; it has been observed that polymers in which the ASRs formed using these monomers are used have large distributions of particle size first, then into bimodal structure, and then the distribution becomes narrow and small. In this study, the polymers produced with conventional surfactant systems have a negative effect on the drying time due to their water-retaining properties, the polymer synthesized using ACR was found to dry much faster than the conventional polymer. The high solids low viscosity polymers synthesized by bimodal particle size distribution were found to dry faster because of the less amount of water contained. In addition, as the hydrophobicity increases, the surface tension decreases, the wetting property decreases, the amount of water adsorbed and / or absorbed on the surface decreases, which caused fast drying. Paint application studies of polymer prepared with conventional surfactants and newly developed ASR-based polymers have shown; scrub resistance, dry / wet adhesion and mechanical strength are higher in ASR based polymers.
Benzer Tezler
- An easy way to modify triglyceride oils for oil-based binder preparation
Yağ temelli bağlayıcı üretimi için trigliserid yağların modifikasyonunda kolay bir yöntem
DİDEM AYCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TUNCER ERCİYES
- Kuru yapım sistemleri ve yapılarda alçı pano uygulaması
Dry construction systems and gypsum board application in buildings
MUHARREM MUTLU KIZILDELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Synthesis of low noise, fast drying packaging tape adhesive via emulsion polymerization
Emülsiyon polimerleşmesi ile hızlı kuruyan, sessiz koli bandı için yapıştırıcı sentezi
CANSU AKARSU DÜLGAR
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Fabrication of multi-component superparamagnetic nanoparticles and magnetic heating performance for hyperthermia cancer therapy
Hipertermi kanser terapisi için çok bileşenli süperparamanyetik nanopartiküllerin üretimi ve manyetik ısınma performansı
AYŞESİMAY ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ