Geri Dön

Kimyasal yapı ve sıcaklığa bağlı olarak polimerik yüzeylerin ıslanabilme davranışlarının incelenmesi

Investigation of wettability behaviours of polymeric surfaces depending on chemical structure and temperature

PDF İndir

  1. Tez No: 596093
  2. Yazar: ZAFER DEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 110

Özet

Günümüzde fonksiyonel malzemelere artan ilgi, malzeme ve kimya alanlarında önemli Ar-Ge çalışmalarının gerçekleştirilmesine neden olmaktadır. Bu malzeme sınıfı içerisinde özellikle 20. yüzyılda başlarından itibaren polimer bilim ve teknolojisi ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmalar kapsamında son yıllarda kontrol edilebilir özelliklere sahip yenilikçi polimerlerin geliştirilmesi büyük ilgi çekmektedir. Söz konusu bu çalışmaların bir alt dalı olan polimerlerin yüzey özelliklerinin araştırılması ve farklı teknolojik uygulamalar için yüzey özellikleri birbirlerinden farklı polimerik malzemelerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Tez çalışmasında hem ticari polimer ürünlerin hem de çok tabakalı filmlerin yüzeylerinin ıslanabilme davranışlarının bu ürünlerin kimyasal yapılarına ve ortam sıcaklığına bağlı olarak değişimlerinin araştırılması hedeflenmiştir. Tez çalışmalarında farklı kimyasal özelliklere sahip ticari granül polimerler kullanılarak hem yaklaşık 100 mikron kalınlığında filmler, hem de bu polimerlerden 5 mm kalınlığında örnekler hazırlanmıştır. Bu ürünlerin kimyasal yapılarına ve ortam sıcaklığına bağlı olarak temas açısı cihazı ile analizler yapılarak örneklerin hidrofilite (su severlik) ve hidrofobite (su sevmezlik) özellikleri dolayısıyla ıslanabilme davranışları araştırılmıştır. Bu kapsamda, polar özelliğe sahip termoplastik poliüretan(TPU), etilen vinil asetat kopolimeri (EVA) vb. polimerlerin yanı sıra düşük ve yüksek yoğunluklu polietilen (LDPE, HDPE), Poli propilen (PP vb.) apolar yapılı ticari polimerler kullanılmıştır. Bunun yanı sıra yine ticari öneme sahip stiren akrilonitril (SAN) ve akrilonitril-bütadien-stiren (ABS) türü ko-ter polimerik ürünlerin ıslanabilme davranışları da incelenmiştir. Bu polimer filmlerin ortam sıcaklığının yanı sıra 10°'lik artışlarla 70°'ye kadar farklı ortam sıcaklıklarında temas açısı değerleri ölçülmüş ve sıcaklığın ıslanabilme davranışlarına etkileri gözlenmiştir. Ayrıca polimerlerin ısıl davranışları, termogravimetrik analiz cihazı kullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak, kimyasal yapılarının farkı dolayısıyla polimerlerin temas açısı değerlerinin birbirinden farklı olduğu gözlenmiş olup ortam sıcaklığının artmasıyla temas açısı değerlerinin düşme trendinde olduğu tespit edilmiştir. Bu durumun ana nedeninin polimerik yüzeylerin ısıl geçiş sıcaklıklarına bağlı olarak yüzeyin serbest enerjisinin artışı ve polimer segment hareketliliği nedeniyle ıslanabilme kabiliyetinin gelişebileceği değerlendirilmiştir. Örneğin; hazırlanan film örnekleri arasında LDPE'nin ve HDPE'nin oda sıcaklığındaki temas açısı değerleri sırasıyla 95° ve 103° derece iken, 50°C ilgili bu ürünlere ait temas açısı değerleri 82° ve 87° derece olarak gözlenmiştir. Hazırlanan filmler içerisinde polibütilen teraftalat (PBT)'ın oda sıcaklığındaki temas açısı değeri 82° olarak tespit edilmiştir. Karşılaştırma amacıyla HDPE ve LDPE'den hazırlanan 5 mm kalınlığındaki ürünlerin de oda sıcaklığındaki temas açısı değerleri sırasıyla 96° ve 91° olarak belirlenmiştir. Diğer bir çalışmada ise tabakalı kaplama yöntemi ile hazırlanan çok tabakalı ince filmlerin temas açısı değerleri, hazırlanan filmin son tabakasının yük türüne ve sıcaklığa bağlı olarak belirlenmiş ve ıslanabilme karakterleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, LbL filmin yüzey yükü türünden bağımsız olarak ortalama temas açısı değerlerinin sıcaklıkla artış gösterdiği diğer bir ifadeyle su ile ıslanabilme kabiliyetinin düştüğü sonucuna ulaşılmıştır. Diğer taraftan, yüzey yükünün pozitiften negatife çevrilmesi durumunda temas açısı değerlerinin belirgin oranda düştüğü ve negatif yüklü son tabakaya sahip LbL filmin daha hidrofilik özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, polielektrolit harman kompozisyonunda poli akrilik asit (PAA) miktarının arttırılmasıyla temas açısı değerlerinin düştüğü ve sıcaklığa bağlı olarak 27°- 44° aralığında değiştiği saptanmıştır. Bu sonuçlar, LbL ince filmlerin genel olarak hidrofilik davrandığını göstermekle birlikte yüzey yükünün negatife çevrilmesi ve harman yapıda PAA miktarının artmasıyla ve polielektrolit çifti kullanılmasıyla ıslanabilme kabiliyetlerinin önemli oranda geliştirilebildiği sonucuna ulaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

Nowadays, increasing interest in functional materials leads to important Research & Development studies and important developments in materials and chemistry. Polymer science and technology has come to the forefront in this class of materials especially since the beginning of the 20th century. In recent years, the development of innovative polymers with controllable properties is of great interest. Investigation of surface properties of polymers which is a sub-branch of these studies and development of polymeric materials with different surface properties for different technological applications have a great importance. In this thesis, both 100 micron films and bulk samples around 5 mm thickness were prepared from these commercial granulated polymers. Then, the wettability properties of these products were investigated by performing contact angle measurements depending on their chemical structures and ambient temperature. In other word, hydrophobicity (water hating) and hydrophilicity (water loving) of these samples were determined. In this context, polar thermoplastic polyurethane (TPU), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) etc. were used as well as and so on. Polymers as well as commercial polymers of low and high density polyethylene (LDPE, HDPE) and polypropylene (PP) etc. Besides, wettability behaviors of other commercially important polymers, namely styrene acrylonitrile (SAN) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), were also performed. In addition to, ambient temperature contact angle measurements of these products, thermal behavior of polymers, thermogravimetric analyzer were analyzed. The effects of temperature on wettability behaviors were studied up to 70°C with 10°C increments. Furthermore thermal behaviors of polymers were investigated using thermogravimetric analyzer. As a result, it was observed that the contact angle values of the polymers were different from each other due to the difference in chemical structure and it was pointed out that everage contact angle values were lowering trend with the applied temperature. The main reason of the enhanced wettability properties was evaluated by the increment of surface free energy depending on thermal transation temperatures of the polymeric surfaces and movement of polymer segments. For example; among the film samples prepared, the contact angle values of LDPE and HDPE at room temperature were 95° and 103°, respectively, while the contact angle values of these products were found to be 82° and 87° at 50°C. In the prepared films, the contact angle value of polybutylene terephthalate (PBT) was determined as 82° at room temperature. For comparison, the contact angle values of the products with 5 mm thickness of HDPE and LDPE were 96° and 91° at room temperature, respectively. In other part of thesis, the contact angle values of the multi layered films prepared by layer-by-layer technique were determined as a function of the charge type of top layer of LbL film and temperature. It was concluded that average contact angle values of LbL films were increased with temperature independent of charge type of top layer which in turn wettability behavior drop. On the other hand, it was emphasized that the contact angle values of the LbL films significantly lowered by shifting the surface charge of positive (+) to negative (-) and the LbL film with negatively charged top layer had more hydrophilic than that of positively charged one. Moreover, it was determined that the average contact angle values of the films dropped with polyacrylic acid (PAA) content in polyelectrolyte composition and they were in the range of 27°-44° depending on temperature. These results showed that LbL thin films generally had hydrophilic character. In addition, shifting the surface charge of LbL films to negative (-) and increment of PAA content in blended polyelectrolyte composition led to a great improvement in wettability behaviors.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    310633

    Preparation and characterization of polypropylene nanocomposite materials reinforced with cellulose nano whiskers by solvent casting

    Selüloz nano parçacıklarıyla güçlendirilmiş polipropilen nanokompozit malzemelerin solvent casting metodu ile hazırlanması ve analizi

    ELİF RAFİYE BAHAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. H. AYŞEN ÖNEN

    PROF. DR. NURAY UÇAR

  2. Tez No

    517168

    Influence of powder and emulsion polymer addition on strength and capillary properties of cement mortars

    Toz ve emülsyon polimer katkılarının çimentolu harçların dayanım ve kılcallık özelliklerine etkisi

    ZEHRA KÖKMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA HULUSİ ÖZKUL

  3. Tez No

    455413

    Synthesis of bio based polyurethane surface coating materials and characterization

    Yüzey kaplaması uygulamalarında kullanılan biyo bazlı poliüretan malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu

    MERVE METİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

    DR. ALPER YEŞİLÇUBUK

  4. Tez No

    542001

    A potential application for textile industrial waste to produce eco-friendly composite

    Çevre dostu kompozit üretmek üzere tekstil endüstriyel atığı için potansiyel bir uygulama

    ELÇİN EMEKDAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT KIVANÇ ŞAHİN

  5. Tez No

    439616

    Preparation and characterization of anti bacterial, anti scratch and easy to clean multifunctional coatings by sol gel method

    Anti bakteriyel, çizilme direnci yüksek ve kolay temizlenebilen kaplamaların sol jel yöntemiyle hazırlanması ve karakterizasyonu

    FATMA BEYZA YEDİKARDEŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM

Geri Dön