Design, synthesis, and characterization of waterborne polyurethane dispersions for self-healing, anti-fouling, and UV-curable coatings and films
Kendi kendini onarabilen, kirlenmeye dirençli veya UV ile kürlenebilen kaplama ve filmler için su bazlı poliüretan dispersiyonlarının tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 899660
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Polimerik malzemelerin en önemli sınıflarından biri, poliüretanlardır. Poliüretan malzemeler izolasyondan biyomedikale, otomobilden tekstile, yaşamımızın her alanında, farklı formlarda karşımıza çıkar. Bu ürünlere örnek olarak poliüretan köpükler ve kaplama uygulamaları başta olmak üzere, termoplastik poliüretanlar, esnek poliüretanlar, sert poliüretanlar, poliüretan iyonomerler ve su bazlı poliüretanlar verilebilmektedir. 1940'lı yıllardan bu yana sanayiide çok önemli bir pazar hacmine sahip bu ürünler, farklı metodlar aracılığı ile üretilmektedir. Ancak, geleneksel yöntemlerin büyük bölümü, çevre ve insan sağlığına risk oluşturduğu anlaşılan kimyasallar ve özellikle, uçucu organic bileşikler (VOC) içrmektedir. Bu sebeple, çevreye ve insana duyarlı, yeni nesil poliüretan malzemelerin geliştirilmesi kaçınılmaz hale gelmiştir. Yakın gelecekte geliştirilmesi gereken çevre dostu poliüretan yapıları, gerekli tüm performans kriterlerini sağlamalı ve pazardaki geleneksel ürünlerin yerini almalıdır. Geliştirilecek bu yeni ürünler, daha sürdürülebilir bir anlayışta dizayn edilen akıllı polimerler olmalı, düşük miktarda uçucu organik bileşik içermeli, daha düşük miktar enerji tüketimi, atık üretimi ve maaliyet ile üretilebilmelive daha uzun malzeme ömrüne sahip olmalıdırlar. Bu misyon ile, farklı uygulamalara hitap eden, özgün nitelikteki su bazlı poliüretan dispersiyonları aseton metodu ile sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Tez dahilindeki çalışmalarda, poliüretanın segmentli yapısının sunduğu avatajlardan faydalanarak, sert kısım etkisi, yumuşak kısım etkisi ve iyonik grup etkileri ile birlikte, A2+B3 metodu ile sentezlenmiş yüksek dallanmış su bazlı poliüertanlarda dallanma derecesi ve kürlenme enerjisinin etkileri gibi birçok hassas parametre incelenmiştir. Farklı izosiyanatlar, polioller, iyonik gruplar ve dallanma miktarları içeren yapılarda, kendi kendini iyileştirme, antifuling ve UV-kürlenme uygulamalarına yönelik sistematik sentezler yapılmış, yapı-özellik bağlantıları açıklığa kavuşturulmuştur. Su bazlı poliüretan dispersiyonlarının katı miktarları ve parçacık boyutu ölçümleri (DLS), elde edilen elastomerik filmlerin mekanik (UTM), termal (TGA, DSC) ve yüzey özellikleri (VLM, SEM) rapor edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Polyurethanes are one of the most important and versatile types of polymers, appearing in different forms and applications in every aspect of our lives, from insulation to biomedical applications. Examples of these products include polyurethane foams and coatings, as well as thermoplastic polyurethanes, flexible polyurethanes, rigid polyurethanes, polyurethane ionomers, and waterborne polyurethanes. These products, which have had a significant market share in the industry since the 1940s, are produced through various methods. However, the majority of traditional methods involve chemicals that pose risks to the environment and human health, particularly volatile organic compounds (VOCs). For this reason, the development of environmentally and human-friendly polyurethane materials has become inevitable. These new generation polyurethane structures must meet all necessary performance criteria and replace traditional products in the market. The new products to be developed should be designed with a more sustainable approach, containing lower volatile organic compounds, consuming less energy, producing less waste, and having a longer material lifespan. With this mission, unique water-based polyurethane dispersions tailored for different applications have been synthesized using the acetone method and characterized. In the studies included in this thesis, systematic syntheses aimed at self-healing, anti-fouling, and UV-curing applications were conducted on structures containing different isocyanates, polyols, ionic groups, and branching amounts, and the structure-property relationships were clarified alongside various sensitive parameters such as the effects of branching degree and curing energy in highly branched water-based polyurethanes. Solid content and particle size measurements (DLS) of the water-borne polyurethane dispersions, as well as mechanical (UTM), thermal (TGA, DSC), and surface properties (VLM, SEM) of the obtained elastomeric films, were reported
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of branched, functional polyurethane dispersions as a technology platform for self-crosslinking textile coatings
Kendiliğinden çapraz bağlanan tekstil kaplamaları için bir teknoloji platformu olarak dallanmış, fonksiyonel poliüretan dispersiyonlarının sentezi ve karakterizasyonu
AYŞE DURMUŞ SAYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERKAN ÜNAL
PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU
- Synthesis of waterborne, branched, functional poly(urethane)s and their applications
Su bazlı, dallanmış, fonksiyonel poliüretanların sentezlenmesi ve uygulamaları
NİHAN ONGUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ
YRD. DOÇ. DR. SERKAN ÜNAL
- UV-ışınları ile sertleştirilen polimerik filmlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulama alanları
The Preparation, the characterization, and various applications of UV-cured polymeric films
ATTİLA GÜNGÖR
- Grafen oksit ve bitkisel yağ bazlı poliüretandan elde edilen kompozitlerin kaplama performanslarının incelenmesi
Investigation of coating performances of composites obtained from graphene oxide and vegetable oil based polyurethanes
BERİL OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT SAYGILI
- Katyonik UV polimerizasyon ile vinil eter bazlı yapıştırıcıların sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Synthesis and characterization of cationically curable vinyl-ether functional urethane oligomers
AYLİN AMANOEL