Preparation and utilization of poly(2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
- Tez No: 692639
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Son yıllarda, kompozit malzemeler hafif yapıları ve yüksek mekanik özellikleri nedeni ile denizcilik, savunma ve otomotiv sektörleri gibi farklı uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Farklı kompozit malzeme türleri göz önüne alındığında, polimer matris kompozitler (PMC), hazırlama kolaylığı, hafifliği ve dayanıklılık özellikleri nedeni ile diğer kompozit malzemelere kıyasla daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Polimer matris kompozitleri oluşturmak için termoplastik ve termoset reçineler kullanılmaktadır. Epoksi reçineler, daha uzun hizmet ömrü, korozyon direnci, termal direnç ve yüksek dayanıklılık sağladıklarından ötürü birçok uygulamada tercih edilmektedir. Epoksi reçine sistemleri, tek bileşenli ve iki bileşenli reçineler olarak ikiye ayrılır. Tek bileşenli epoksi reçineler, kullanıma hazır sistemler olup iki bileşenli sistemlerin sahip olduğu kısa raf ömrü, düşük enerji verimliliği, kontrolsüz kürleme sıcaklıkları ve insan hatası gibi dezavantajların azaltılması amacı ile tasarlanmıştır. Bu sistemler, epoksi reçineler ve geciktirici kürleme ajanlarından oluşmaktadır. Geciktirici kürleme ajanları termal, foto irradyasyon, ultrasonik irradyasyon ve elektron ışını ile aktive edilirler. Fakat, uygulamalar için geciktirici ajanlar seçilirken, tek bileşenli epoksi reçinelerin raf ömrü ve kürleme sıcaklığının kontrolü dikkate alınmalıdır. Termal geciktirici kürleme ajanları, kullanım kolaylıklarından ötürü çoğunlukla tek bileşenli epoksi reçinelerde tercih edilmektedir. Bu tezde ise, polioksazolin bazlı imidazol kompleksleri, tek bileşenli epoksi reçineler için termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanmıştır. Polioksazolin homopolimerleri, istenilen düzeyde ayarlanabilen özelliklere sahip olduklarından dolayı termal geciktirici kürleme ajanlarının geliştirilmesi için tercih edilmişlerdir. Bu tezin birinci bölümünde, termal geciktiri kürleme ajanlarının ve polioksazolinlerin güncel durumları hakkında bilgiler verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde ise, polioksazolin homopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu açıklanmıştır. 2-propil-2-oksazolin ve 2-pentil-2-oksazolin monomerleri sentezlenmiş olup, ticari olarak mevcut monomerler, 2-etil-2-oksazolin ve 2-fenil-2-oksazolin, polimerizasyon reaksiyonlarına uygun olacak şekilde hazırlanmıştır. Bu monomerlerden, farklı moleküler ağırlıklara sahip bir homopolimer serisi elde edilmiştir. Homopolimerlerin yapısal ve termal karakterizasyonları 1H NMR, FTIR, GPC, TGA ve DSC ile aydınlatılmıştır. Üçüncü bölümde, tek bileşenli epoksi reçineler için polioksazolin-imidazol bazlı termal geciktirici kürleme ajanlarının hazırlanması, kullanımı ve kürlenme davranışı tartışılmıştır. Çalışma, moleküler ağırlıkları 1.000, 2.000 ve 5.000 g/mol olan polioksazolin homopolimeri ile yürütülmüştür. Bu sistemlerde kürleme ajanı olarak imidazol kullanılmış, epoksi reçinesi olarak DGEBA seçilmiştir. Hazırlanan sistemlerin kürleme davranışını araştırmak için DSC analizleri yapılmıştır. İmidazol içeriği, homopolimer/imidazol oranı, homopolimerlerin moleküler ağırlığı ve yan zincir türünün kürleme davranışı üzerine etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, bu sistemlerin kürlemede gecikme sağladığını göstermiştir. Son bölümde araştırmanın sonuçları özetlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, composite materials have been utilized in different applications such as marine, defense, and automotive sectors owing to their lightweight structures and high mechanical properties. Considering different types of composite materials, polymer matrix composites (PMCs) are widely used among composite classes due to their ease of preparation, lightweight, and durability. Thermoplastic and thermosetting resins are used to form polymer matrix composites. Epoxy resins are commonly used since they provide a longer service life, corrosion resistance, thermal resistance, and high durability. Epoxy resins are divided into two groups as two-component and one-component epoxy resins. One-component epoxy resins are ready-to-use systems that are designed to overcome the drawbacks of two-component epoxy resins such as short pot life, low energy efficiency, uncontrolled curing temperatures, and risk of human errors. The one-component epoxy systems are comprised of epoxy resins and latent curing agents. The latent curing agents are activated by thermal irradiation, photoirradiation, ultrasonic irradiation, and electron beam. However, the shelf-life and control of the curing temperature of the one-component epoxy resins should be considered. Among the latent curing agents, thermal latent curing agents are mostly utilized in one-component epoxy resins. In this thesis, polyoxazoline-based imidazole complexes were prepared as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins. The polyoxazoline homopolymers were used to obtain thermal latent curing agents due to their finely tunable properties. In the first chapter, the state-of-the-art of thermal latent agents and polyoxazolines were discussed. The second chapter explained the synthesis and characterization of the polyoxazoline homopolymers. Two monomers, 2-propyl-2-oxazoline and 2-pentyl-2-oxazoline were synthesized along with the preparation of the commercially available monomers, 2-ethyl-2-oxazoline and 2-phenyl-2-oxazoline. A series of homopolymers were obtained with different molecular weights. The structural and thermal characterization of the homopolymers were evaluated by 1H NMR, FTIR, GPC, TGA, and DSC. In the third chapter, the preparation, utilization, and curing behavior of the polyoxazoline-imidazole-based thermal latent curing agents in one-component epoxy resins were discussed. The study focused on the utilization of polyoxazoline homopolymers with molecular weights of 1,000, 2,000, and 5,000 g/mol. In these systems, imidazole was used as the curing agent and DGEBA was selected as the epoxy resin. DSC analyses were performed to investigate the curing behavior of the prepared systems. The effect of imidazole content, homopolymer/imidazole ratio, the molecular weight effect of the homopolymers, and the side-chain type on the thermal latent curing behavior was investigated. The results demonstrated that these systems provide latency in curing when compared to pure Im. In addition, it is concluded that the hydrophobicity affects the curing behavior of the TLCA since the more hydrophobic systems have higher miscibility with the resin leading to an accelerated release of Im. In the last chapter, the research results were summarized.
Benzer Tezler
- Preparation and utilization of Poly(2-Alkyl/Aryl-2-Oxazoline)-polyethyleneimine copolymers as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-Alkil/Aril-2-Oksazolin)-polietilenimin kopolimerlerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
SAEED SALAMATGHARAMALEKİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Preparation and utilization of poly(2-ethyl-co-2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-etil-co-2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
TAHA BEHROOZI KOHLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Yeni nesil fonksiyonel kopolimer-raft ajan/organo-silikat nanoyapılarının sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of novel functional copolymer-raft agent/organo-silicate nanostructures
ABDULLAH ERNUR SÖYLEMEZ
Doktora
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜNAY KİBARER
- Reaktif ekstrüzyon yöntemiyle polipropilen/fonksiyonel kopolimer/organik montmorillonit kil nanomalzemelerin hazırlanması
Preparation of polypropylene/functional copolymer/organo-montmorillonite clay nanomaterials by reactive extrusion
EREN ALTUNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN ALPER
PROF. DR. M. O. ZAKİR RZAYEV
- Design and synthesis of complex biomacrolecules and their use in various applications
Karmaşık biyomakromoleküllerin tasarımı, sentezi ve değişik uygulamalarda kullanımı
SEVİM MANOLYA KUKUT
Doktora
İngilizce
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. OKŞAN KARAL-YILMAZ
PROF. DR. YUSUF YAĞCI