Polyethyleneimine-based polymers with reversible pendant urea bonds as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Tek bileşenli epoksi reçinelerde termal geciktirici kürleme ajanları olarak tersinir üre gruplarına sahip polietilenimin bazlı polimerler
- Tez No: 832164
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Epoksi reçineler ve geciktirici kürleme ajanlarından oluşan tek bileşenli epoksi reçineler, geleneksel iki bileşenli epoksi reçinelerin kısıtlı karıştırma süresi, kısa raf ömrü, otomasyon eksikliği ve işlem sırasında doğabilecek kullanıcı hatası dezavantajlarını elimine edecek çözümler sunar. Geciktirici kürleme ajanının itinalı bir şekilde seçilmesi, tek bileşenli epoksi reçinelerin raf ömrünün uzatılmasında ve kürlenme davranışının kontrol edilmesinde önemli bir rol oynar. Isıtıldığında serbest kalan amin ile bloklanmış izosiyanatlar, tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanmak için termal geciktirici kürleme ajanları olarak incelenmiştir. Çok işlevli polimerik aminle bloklanmış izosiyanatlar elde etmek üzere izosiyanatlarla modifiye edilebilen polietilenimin (PEI), epoksi reçineler için uygun bir kürleme ajanıdır. PEI ve tekli izosiyanatların reaksiyonu yoluyla elde edilen polimerler, her ikisi de epoksi reçineler için kürleme ajanları olan PEI ve tekli izosiyanatlar oluşturmak üzere kürleme sırasında serbest kalan asılı üre grupları içerir. Bu tezdeki amacımız, PEI bazlı poliüreler oluşturmak ve bunları, yüksek raf ömrü ve kontrollü kürleme sıcaklığına sahip tek bileşenli reçineler üretmek için termal geciktirici kürleme ajanları olarak kullanmaktır. Bu tez, polioksazolinlerin (PEI polimerlerinin öncülleri), PEI'lerin ve PEI bazlı poliürelerin sentezini ve karakterizasyonunu, sentezlenen poliürelerin hem tek başına hem de DGEBA (diglisidil eter bisfenol-A) varlığında termal stabilitesini ve PEI bazlı termal geciktirici kürleme ajanlarını oluşturan tek bileşenli epoksi reçinelerin hem sıcaklık hem de tek bileşenli epoksi reçineler içerisinde bulunan fototermal ajanların kızıl-ötesi (NIR) ışık kaynağı altında ısıya maruz bırakılması ile ortaya çıkan sıcaklık oluşumlarının kürleme davranışı üzerindeki etkilerini içermektedir. Sentez bölümü, sırasıyla, üç moleküler ağırlığa (1K, 2K ve 5K) sahip polioksazolinlerin sentezini, 440, 880 ve 2200 g/mol moleküler ağırlıklara sahip, polioksazolinlerin hidrolizinden elde edilen PEI polimerlerini ve PEI'lerin 5 tekli-izosiyanat (2 alifatik ve 3 aromatik) ile reaksiyonu sonucu oluşan poliüre polimerlerini kapsamaktadır. Polioksazolinler, PEI'ler ve poliüreler 1H NMR, FTIR, GPC, TGA ve DSC kullanılarak karakterize edildi. Poliürelerin stabilitesi (polimerlerin üre gruplarının tersinirliği) dinamik DSC ile analiz edildi. Poliüreler ve DGEBA epoksi reçinesi ile oluşturulan tek bileşenli epoksi reçinelerin kürleme davranışı ve stabilitesi, dinamik ve izotermal DSC çalışmaları ile incelendi. Son olarak, en düşük kürleme sıcaklığına sahip tek bileşenli epoksi reçinesi, fototermal ajan (indosiyanin yeşili (ICG) veya çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT)) ile karıştırıldı ve elde edilen tek bileşenli epoksi reçinenin kürleme davranışı NIR ışık kaynağı varlığında incelendi. Işık enerjisini ısıya çevirme özelliğine sahip fototermal ajanlar, poliürelerin asılı üre gruplarının tersinir bağ kırılmalarını tetiklemek amacıyla kullanıldı ve devamında gerçekleştirilen kürleme işlemleri bu yöntem kullanılarak tamamlandı. Asılı grubun yapısındaki varyasyon ve poliürelerin moleküler ağırlığı, poliürelerin stabilitesini, dolayısıyla elde edilen tek bileşenli epoksi reçinelerin stabilitesini ve kürleme sıcaklığını manipüle etmek için birer araç olarak kullanıldı. Geliştirilen termal geciktirici kürleme ajanları, yapıştırıcı, kaplama ve kompozit uygulamalarında uzatılmış raf ömrü ve kontrollü kürleme sıcaklıkları ile yeni tek bileşenli epoksi reçinelerin tasarlanmasında tek başına veya diğer kürleme ajanları ile kombinasyon halinde kullanılabilirler.
Özet (Çeviri)
One-component epoxy resins (OCERs), comprised of epoxy resins and latent curing agents, offer a convenient solution to the limitations of traditional two-component epoxy resins such as limited mixing time, short shelf-life, lack of automation, and the possibility of human errors during processing. Careful selection of the latent curing agent plays a crucial role in extending the shelf-life and controlling the curing temperature of OCERs. Amine-blocked isocyanates, which can be deblocked when heated, have been studied as thermal latent curing agents (TLCs) for OCERs. Polyethyleneimine (PEI), with its multifunctionality, emerges as a viable curing agent for epoxy resins that can be modified with isocyanates to yield polymeric multifunctional amine-blocked isocyanates. The polymers obtained through the reaction of PEI and monoisocyanates contain pendant urea groups that can be thermally deblocked during curing to generate PEI and monoisocyanates, both of which are curing agents for epoxy resins. Our goal in this thesis was to create PEI-based polyureas and use them as TLCs for epoxy resins to generate OCERs with increased shelf-life and controlled curing temperature. The thesis includes the synthesis and characterization of the polyoxazolines (precursors of PEIs), PEIs, and PEI-based polyureas, the thermal stability of synthesized polyureas both alone and in the presence of DGEBA (diglycidyl bisphenol A), and the curing behavior of the OCERs produced with PEI-based TLCs by exposure to either direct heating or heat generated by the exposure of a photothermal agent included in the OCERs to a near-infrared (NIR) light source. The synthesis section includes, respectively, the synthesis of polyoxazolines (POZs) with three molecular weights (1K, 2K, and 5K), hydrolysis of POZs to obtain PEIs with molecular weights of 440, 880, and 2,200 g/mol, and the reaction of the PEIs with five monoisocyanates (2 aliphatic and 3 aromatic) to obtain the polyureas. The POZs, PEIs, and polyureas were characterized by 1H NMR, FTIR, GPC, TGA, and DSC. The stability of the polyureas (the reversibility of the urea groups of the polymers) was examined by dynamic DSC. The stability and curing behavior of the OCERs generated by mixing polyureas and epoxy resin (DGEBA) were investigated by dynamic and isothermal DSC studies. Finally, the OCER with the lowest curing temperature was mixed with a photothermal agent (either indocyanine green (ICG) or multi-walled carbon nanotube (MWCNT)), and the curing behavior of the obtained OCER was examined in the presence of a NIR light source. Photothermal agents capable of converting light energy into heat were employed to trigger the reversible bond breakage of pendant urea groups of the polyureas, which was subsequently followed by the curing process. The variation in the structure of the pendant group and the molecular weight of the polyureas were utilized as tools to manipulate the stability of the polyureas, thus the stability and curing temperature of the resulting OCERs. The developed TLCs can be used either alone or in combination with other curing agents in designing new OCERs with extended shelf-life and controlled curing temperatures in applications such as adhesives, coatings, and composites.
Benzer Tezler
- Doğal ve sentetik biyouyumlu polimerik nanopartiküler gen taşıyıcı sistemlerin elde edilmesi ve transfeksiyon etkinliğinin incelenmesi
Preparation of natural and synthetic biocompatible polymeric nanoparticular gene delivery systems and investigation of transfection effect
MEHMET KORAY GÖK
Doktora
Türkçe
2012
Biyoteknolojiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAADET KEVSER PABUCCUOĞLU
DOÇ. DR. ERDAL CEVHER
- 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
- Polikatyonik hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve antimikrobiyal etkilerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of antimicrobial effect of polycationic hydrogels
ARZU PALANTÖKEN
Doktora
Türkçe
2015
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
PROF. DR. TARIK EREN
- Suda çözünebilen iyonik ve noniyonik polimerlerin sert yüzey temizleyicilerde temizleme performansına olan etkilerinin incelenmesi
Influence of the ionic and nonionic water soluble polymers on cleaning performances of hard surface cleaners
AHMET ÜNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
KimyaGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FARUK YILMAZ
- Antibakteriyel özelliklere sahip ve kendi kendini iyileştirebilen yara örtüsü olarak kullanılabilecek polivilin alkol esaslı hidrojellerin geliştirilmesi
Development of polyvinyl alcohol based hydrogels with antibacterial properties and can be self-heali̇ng used as wound dressings
NİMET RUMEYSA KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR