Şekil hafıza özelliğine sahip, kendi kendini onarabilen ve doğal nanokompozit destekli poliüretan esaslı yüzey kaplama malzemesi sentezi
Synthesis of polyurethane-based surface coating material with shape memory property, self-healing capability and natural nanocomposite support
- Tez No: 921844
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET OKUDAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 183
Özet
Bu tez çalışmasında, epoksi bazlı, şekil hafıza özelliğine sahip, kendini onarabilen ve doğal nanokompozit katkılarla güçlendirilmiş poliüretan esaslı SMASH yüzey kaplama malzemeleri sentezlendi ve analiz edildi. FTIR ve ¹H-NMR analizleri, DA bağlarının başarılı bir şekilde oluştuğunu ve kil (MMT K-10) ile selüloz (Na-CMC) katkılarının, fiziksel ve kimyasal etkileşimlerle onarma mekanizmasını desteklediğini doğruladı. DLS analizleri, MMT K-10'un tabakalı yapısının (~1 nm) ve Na-CMC'nin uzun zincir özelliklerinin polimer matriste homojen bir şekilde dağıldığını ve nano ölçekli yapılarını koruduğunu gösterdi. SEM ve stereomikroskop analizleri, kil ve selüloz katkılarının yüzey homojenliğini artırdığını ve mikrofaz ayrımlarını düzenlediğini ortaya koyarken, EP4-K1-S3 gibi uzun zincirli PKL ve %3 selüloz katkısına sahip sistemlerde yüzey stabilitesinin optimize edildiği ve homojen kapanmanın sağlandığı gözlemlendi. EP2-K1-S1 sisteminde, %1 kil ve %1 selüloz katkısının mikrofaz ayrımlarını desteklediği ve %99.99'luk çizik onarılma verimi sağladığı tespit edildi. Temas açısı analizleri, MDI ve uzun zincirli PKL kombinasyonunun yüzeyde hidrofobik özellikleri artırdığını ve EP3-K1-S3 sisteminde %1 kil ve %3 selüloz katkısı ile 96,08° temas açısı elde edilerek yüzey homojenliğinin iyileştirildiğini gösterdi. DSC ve TGA analizleri, DA ve rDA mekanizmalarının düşük sıcaklıklarda etkin bir şekilde çalıştığını ve dolgu maddelerinin kristal-amorf faz dengesi ile termal stabilite üzerinde etkili olduğunu ortaya koydu. %3 selüloz katkısının amorf fazı sınırlayarak DA bağlarının kendini onarma mekanizmasını desteklediği doğrulandı. EP4-K1-S3 gibi sistemlerde şekil hafıza ve kendini onarma mekanizmalarının optimize edildiği gözlemlendi. Bu numune, 50.45°C DA sıcaklığı ile kendini onarma sürecini ≤50°C'de tamamladı. Sonuçlar, katkı oranlarının uygulama alanlarına göre optimize edilmesinin önemini vurgulamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, kilin tabakalı yapısının ve selülozun uzun zincir özelliklerinin nano ölçekli yapılarını koruyarak SMASH kaplama malzemelerinin mekanik, termal ve yüzey performansını artırdığını göstermektedir. DA bağlarının etkinliği ve doğal nanokompozit katkıların sinerjik etkisi sayesinde şekil hafıza ve kendi kendini onarma özelliklerinin optimize edildiği ve SMASH sistemlerinin çevre dostu, enerji tasarruflu, yüksek performanslı kaplama malzemeleri geliştirilmesi için büyük bir potansiyele sahip olduğu ortaya kondu.
Özet (Çeviri)
In this thesis, epoxy-based, shape memory, self-healing, and natural nanocomposite-enhanced polyurethane-based SMASH coating materials were synthesized and analyzed. FTIR and ¹H-NMR analyses confirmed the successful formation of DA bonds and the support of the healing mechanism through the physical and chemical interactions of clay (MMT K-10) and cellulose (Na-CMC) additives. DLS analyses showed that the layered structure of MMT K-10 (~1 nm) and the long-chain characteristics of Na-CMC were homogeneously distributed within the polymer matrix, maintaining their nanoscale structures. SEM and stereomicroscopy analyses revealed that the clay and cellulose additives enhanced surface homogeneity and regulated microphase separations. In systems such as EP4-K1-S3, with long-chain PKL and 3% cellulose, surface stability was optimized, and homogeneous closure was achieved. In the EP2-K1-S1 system, 1% clay and 1% cellulose additives supported microphase separations and resulted in a 99.99% crack healing efficiency. Contact angle analyses demonstrated that the combination of MDI and long-chain PKL enhanced hydrophobic properties on the surface, and in the EP3-K1-S3 system, a 96.08° contact angle was achieved with 1% clay and 3% cellulose, improving surface homogeneity. DSC and TGA analyses indicated that DA and rDA mechanisms effectively functioned at low temperatures, and the fillers had a significant impact on the crystal-amorphous phase balance and thermal stability. The 3% cellulose addition was confirmed to limit the amorphous phase, supporting the DA bonds' self-healing mechanism. In systems like EP4-K1-S3, the shape memory and self-healing mechanisms were optimized, and the self-healing process was completed at ≤50°C with a DA temperature of 50.45°C. These results emphasized the importance of optimizing additive ratios according to application areas. In conclusion, this study demonstrated that the nanoscale structure of clay's layered architecture and cellulose's long-chain properties improved the mechanical, thermal, and surface performance of SMASH coating materials. Thanks to the effectiveness of DA bonds and the synergistic effects of natural nanocomposite additives, the shape memory and self-healing properties were optimized, and SMASH systems showed significant potential for the development of environmentally friendly, energy-efficient, high-performance coating materials.
Benzer Tezler
- Shape-memory semicrystalline interconnected IPNs based on various commercial rubbers
Şekil hafızalı, yarı-kristalin iç içe geçmiş ağ yapılı ticari kauçuklar
ÖZGE AKÇA ZENGİN
- Development of supramolecular hydrogels with adjustable viscoelastic, mechanical and self-recovering properties
Ayarlanabilir viskoelastik, mekanik ve kendi-kendini onarma özelliklerine sahip supramoleküler hidrojellerin geliştirilmesi
ESRA SU
- Design of biocompatible hydrogels with regions of different chemical and mechanical properties
Farklı kimyasal ve mekanik özellikte bölgeler içeren biyouyumlu hidrojel tasarımları
ASLIHAN ARĞUN
- 4D printing of body temperature responsive hydrogels with self-healing and shape-memory abilities
Kendi kendini onarma ve şekil hafıza özelliklerine sahip vücut sıcaklığına duyarlı hidrojellerin dört boyutlu baskısı
GAMZE AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ OKAY
DR. TURDİMUHAMMAD ABDULLAH
- Muhyyiddin İbnü'l-Arâbî'de hayal kavramının ontolojik mertebesi
The ontological level of the imagination concept of Muhyiddin ibn al-Arabi
SELİM ÖNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
FelsefeMardin Artuklu ÜniversitesiFelsefe Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET NESİM DORU