Akrilik asit ve 2-hidroksietil metakrilat aşılı poli(etersülfon) ve poli(etersülfon)/grafen oksit nanokompozitlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve kaplama malzemesi olarak kullanımları
Preparation and characterization of acrylic acid and 2-hydroxyethyl methacrylate grafted poly(ethersulfone) and poly(ethersulfone)/graphene oxide nanocomposites and their use as coating material
- Tez No: 798995
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK ŞOLPAN ÖZBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 222
Özet
Bu tez çalışmasında boya bileşenlerinden olan, kaplama endüstrisinde kullanılan polimer reçineleri yani bağlayıcılar ile ilgili çalışmalar planlanmış, polimer/grafen bazlı nanokompozit kaplamaların hazırlanması ve karakterizasyonu kapsamında deneysel çalışmalar yapılmıştır. Nanokompozitlerin hazırlanması sırasında; matris olarak poli(etersülfon) (PES) polimeri, takviye malzemesi olarak ise fonksiyonel gruplara sahip olmalarından dolayı, polimer matrislerine daha kuvvetle yapıya dahil olabilecek grafen oksit (GO) nanotozu kullanılmıştır. GO'nun hidrofilik özellik göstermesinden dolayı; PES matrisine hidrofilik yapısının arttırılması için GO eklenerek PES/GO nanokompozit malzemeleri hazırlanmıştır. Polimer yapılarında bozunmaya uğramadan nanokompozit oluşturulabilmesi için, nanokompozitlerin hazırlanması çözeltiden eriyik metodu ile ultrasonikasyon ve emdirme yöntemlerinin birlikte kullanılması ile yapılmıştır. Ultrasonikasyon yönteminde, uygun zaman ve karıştırma hızları aralığı seçilerek, ultrasonikatör kullanılmıştır. Bir sonraki çalışma bölümünde ise, filmlerin ve nanokompozit malzemelerin yüzey modifikasyonları ultraviyole (UV) ile başlatılan aşı polimerizasyon çalışmaları ile sağlanmıştır. İlk olarak PES polimeri diklorometanda (DCM) çözüldükten sonra filmi oluşturulmuş ve filme değişik monomer bileşimi, ışınlama süresi ve ışınlama mesafelerinde sırasıyla akrilik asit (AAc) ve 2- hidroksietilmetakrilat (HEMA) aşılanması çalışmaları yapılarak optimum aşılama parametreleri tayin edilmeye çalışılmıştır. PES/diklorometan (DCM)/GO ve PES/Nmetil-2-pirolidon (NMP)/GO nanokompozitleri oluşturulmuştur, ancak PES/DCM/GO dispersiyon solüsyonundan homojen filmler oluşturulamadığı için homojen film oluşturan PES/NMP/GO dispersiyon solüsyonlarından elde edilen filmler ile PES/NMP/GO dispersiyonlarına dispersiyon ortamında olmak üzere iki farklı şekilde aşılama çalışmaları yapılmıştır. PES polimerinin 280-400 nm dalgaboyu aralığında UV ışığına duyarlı olmasından dolayı başka bir fotobaşlatıcıya gerek duyulmadan PES'in kendisi fotobaşlatıcı olarak davranmıştır. Elde edilen tüm yapıların spektroskopik karakterizasyonları Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Raman Spektroskopisi, X-Işını Difraksiyon Spektroskopisi (XRD), X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. Aşılama sonucu gravimetrik yüzde aşılama verimleri hesaplanmıştır, yüzey modifikasyonu sonucu yüzeylerin hidrofilik/hidrofobik karakterizasyonları temas açısının ölçülmesi ile belirlenmiştir. Yüzey morfolojisi ile ilgili ölçümler SEM ve Confomap yazılımının kullanıldığı dijital mikroskop ile yapılmış, yüzey pürüzlülüğü ve temas açısı sonuçları birlikte değerlendirilmiştir. AAc ve HEMA ile GO, PES'in hidrofilik karakterini arttırmıştır. AAc ve HEMA monomerleri hidrofilik yapılarından dolayı, aşı polimerizasyonu sonucu oluşan yapılarda temas açısı değerlerini düşürmüş, GO varlığında ve yokluğunda AAc ve HEMA aşılanmış yapılarda hidrofilikliğin arttığı tayin edilmiştir. Ayrıca dispersiyon ortamında yapılan ve UV ile başlatılan aşılama sonucu, dispersiyon ortamında yapılan aşılamanın film yüzeylerine yapılan aşılamadan daha yüksek verimle gerçekleşmesi nedeniyle temas açısı sonuçları film yüzeyine yapılan aşılamalarla elde edilen yapılarda daha fazla azalmış ve yüzey hidrofilikliği daha da artmıştır. Elde edilen ve GO varlığında ve yokluğunda aşılanmış ve aşılanmamış yapıların spektroskopik, ısıl ve mekanik karakterizasyonları yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, studies on polymer resins which are binders used as paint component in the coating industry, are planned and experimental studies are carried out within the scope of the preparation and properties of polymer/graphene-based nanocomposite coatings. During the preparation of nanocomposites; poly(ethersulfone) (PES) polymer was used as the matrix, and graphenoxide (GO) nanopowder, which could be included in the polymer matrix more strongly due to the functional groups, was used as the reinforcement material. Due to the hydrophilic nature of GO; PES/GO nanocomposite materials were prepared by adding GO to the PES matrix to increase its hydrophilic structure. In order to form nanocomposites without decomposing in polymer structures, the preparation of nanocomposites was made by using the solution-to-melt method together with ultrasonication and impregnation methods. In the ultrasonication method, an ultrasonicator was used by selecting the appropriate time and mixing speed range. In the next study, surface modifications of films and nanocomposite materials were provided by UV-initiated graft polymerization studies. Firstly, after the PES polymer was dissolved in dichloromethane (DCM), its film was formed and the optimum grafting parameters were determined by performing acrylic acid (PAAc) and 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA) grafting studies on the film at different monomer composition, irradiation time and irradiation distances, respectively. PES/dichloromethane (DCM/GO) and PES/Nmethyl-2-pyrrolidone (NMP/GO) nanocomposites were formed, but since homogeneous films could not be formed from PES/DCM/GO dispersion solution, homogeneous films obtained from PES/NMP/GO dispersion solutions and grafting studies were carried out two different ways; films and dispersions. Since PES polymer is sensitive to UV light in the wavelength range of 280-400 nm, PES itself acted as a photoinitiator without the need for another photoinitiator. Spectroscopic characterizations of all the structures obtained were performed with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction Spectroscopy (XRD), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Scanning Electron Microscopy (SEM). Gravimetric percent grafting efficiencies were calculated after grafting, hydrophilic/hydrophobic characterizations of the surfaces as a result of surface modification were determined by measuring the contact angle. Measurements related to surface morphology were made with SEM and digital microscope using Confomap software, surface roughness and contact angle results were evaluated together. With AAc and HEMA, GO increased the hydrophilic character of PES. We determined that due to the hydrophilic nature of AAc and HEMA monomers, the contact angle results decreased in the structures formed as a result of graft polymerization, and the hydrophilicity increased in the AAc and HEMA grafted structures in the presence and absence of GO. In addition, we see that the results of the contact angle as a result of the UV-initiated grafting made from the dispersion decrease more in the structures obtained by the grafting on the film surface and the surface hydrophilicity increases further. This result shows that grafting in dispersion medium is more efficient than grafting on film surfaces. Due to the hydrophilic nature of AAc and HEMA monomers, the contact angle values of the structures formed as a result of graft polymerization decreased, and the hydrophilicity of AAc and HEMA grafted structures increased in the presence and absence of GO. In addition, the results of the contact angle as a result of the grafting done in the dispersion medium and initiated with UV decreased more and the surface hydrophilicity was further increased in the structures obtained by grafting on the film surface. This is due to the fact that the grafting made in the dispersion medium is carried out with a higher efficiency than the grafting made on the film surfaces. Spectroscopic, thermal and mechanical characterizations of grafted and non-grafted structures in the presence and absence of GO were performed and the results were compared.
Benzer Tezler
- Self-stratifying coatings
Kendinden tabakalanan kaplamalar
ELİF ALYAMAÇ SEYDİBEYOĞLU
Doktora
İngilizce
2009
Polimer Bilim ve TeknolojisiThe University of AkronPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MARK D. SOUCEK
- Protein ilaçların kontrollü salımı için poli (2-hidroksietil metakrilat)-bazlı süpergözenekli hidrojellerin geliştirilmesi
Development of poly (2-hydroxyethyl methacrylate)-based superporous hydrogels for controlled release of protein drugs
PINAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Synthesis of new dental adhesive monomers and polymers
Yeni diş yapıştırıcı monomer ve polimerlerin sentezi
AYLİN ZİYLAN ALBAYRAK
- Bor nitrür takviyeli biyokompozit malzemeler:Sentez, fizikokimyasal ve biyolojik karakterizasyon
Boron nitride reinforced bio-composites: Synthesis, physicochemical and biological characterization
DENİZ DOĞAN
- Dual-curable textile adhesives for cord/rubber applications
Çift-kürlenebilen tekstil yapıştırıcılarının kord kumaş/kauçuk uygulamaları
ZEHRA YILDIZ
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN