Synthesıs of soybean oıl based, photocurable, green coatıng materıals and theır applıcatıons ın wood ındustry
Soya fasulyesi yağı esaslı, fotokürlenebilen, yeşil kaplama malzemelerinin sentezi ve ahşap endüstrisinde uygulamaları
- Tez No: 943080
- Danışmanlar: PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN, DOÇ. DR. ZEHRA YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Yüzey kaplamaları, birçok endüstri için, özellikle mobilya kaplamaları alanında çok önemlidir. Ahşap malzemeleri dış etkenlerden korur, ahşapların dayanıklılığını artırır ve mobilyalara daha iyi bir görünüm sağlar. Ahşap malzemeler dış etkilere karşı hassastır. Su, nem, UV ışınları ve mekanik darbeler gibi faktörler, ahşabın zamanla yıpranmasına neden olabilir. Yüzey kaplamaları, ahşabı koruyarak dayanıklılığını artırır ve ömrünü uzatır. Doğru bir kaplama, ahşabın rengini ve dokusunu koruyarak doğal görünümünü muhafaza etmesini sağlar. Ahşap kaplamalar aynı zamanda hijyenik ve sürdürülebilir bir çözüm sunar. Özellikle iç mekanlarda kullanılan ahşap yüzeyler, düzenli olarak temizlenmesi gereken alanlardır. Kaplama sayesinde ahşabın gözenekleri kapanır, böylece kir ve bakteri birikimi azalır. Bunun yanı sıra çevre dostu kaplamalar kullanılarak, ahşabın ekolojik ayak izi minimize edilebilir. Ahşap endüstrisinde kullanılan su bazlı veya doğal yağ içerikli kaplamalar, hem sağlıklı bir ortam oluşturur hem de doğaya zarar vermeden ahşabın korunmasını sağlar. Ayrıca yüzey kaplamaları tasarım ve dekorasyon açısından geniş bir çeşitlilik sunar. Ahşap endüstrisinde kullanılan cilalar, vernikler ve boyalar sayesinde farklı renk ve dokular elde edilebilir. Mat, parlak ya da yarı mat bitişlerle ahşaba istenilen estetik kazandırılabilir. Böylece hem geleneksel hem de modern tasarımlara uygun yüzeyler oluşturularak mimari ve dekoratif projelerde ahşabın çok yönlü kullanımına olanak sağlanır. Kaplama teknolojilerindeki modern gelişmeler ve araştırmalar, yeşil teknoloji ve çevre dostu kaplamalar üzerine odaklanmaktadır. Bu nedenle UV kürleme teknolojisi, kaplama malzemeleri için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. UV kürleme teknolojisi için üretilen kaplama malzemeleri solvent içermez, bu nedenle uygulanan yüzeylerin deformasyonunu ve şişme problemlerini ortadan kaldırır. UV kürleme teknolojisi, kaplama malzemelerinin hızla sertleşmesini sağlayarak üretim süreçlerini daha verimli hale getirir. Geleneksel kurutma yöntemleri uzun zaman alabilir ve çevresel faktörlerden etkilenebilirken, UV kürleme sayesinde kaplama anında polimerleşerek yüzeye güçlü bir koruma sağlar. Bu yöntem, özellikle ahşap endüstrisinde cilalar, vernikler ve koruyucu kaplamalar için kullanılarak ürünlerin dayanıklılığını artırır ve uzun ömürlü bir sonuç sunar. Bu teknolojinin en büyük avantajlarından biri enerji verimliliğidir. UV kürleme, düşük enerji tüketimiyle çalışarak karbon ayak izini azaltır ve sürdürülebilir üretim süreçlerine katkı sağlar. Geleneksel termal kürleme yöntemlerinde yüksek sıcaklıklar ve uzun kurutma süreleri gerekli olabilirken, UV ışınları sayesinde kaplama saniyeler içinde sertleşir. Böylece hem zamandan tasarruf edilir hem de üretim maliyetleri düşürülerek çevre dostu bir alternatif sunulmuş olur. UV kürleme ile uygulanan kaplamalar, yüzeyde üstün mekanik ve kimyasal direnç kazandırır. Sertleşmiş kaplama tabakası çizilmelere, aşınmalara ve kimyasal etkilere karşı yüksek dayanıklılık gösterir. Bu özellik, özellikle mobilya ve parke gibi sık kullanıma maruz kalan ahşap ürünler için büyük bir avantaj sağlar. Aynı zamanda, UV kürlenmiş kaplamalar renk stabilitesini koruyarak uzun süre solmaya veya sararmaya karşı direnç gösterir. Son olarak, UV kürleme teknolojisi sayesinde kaplama malzemeleri daha güvenli ve çevreye duyarlı hale gelir. Solvent bazlı kaplamalar genellikle uçucu organik bileşikler (VOC) yayarak havayı kirletebilirken, UV kürlenen kaplamalar düşük VOC içeriği sayesinde daha sağlıklı bir çalışma ortamı oluşturur. Bu özellik, hem çalışanların sağlığını koruma açısından hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir avantaj sağlar. Ahşap endüstrisi başta olmak üzere birçok sektörde UV kürleme teknolojisinin yaygınlaşması, hem kalite hem de çevre bilinci açısından önemli bir gelişme olarak değerlendirilmektedir. Bu tezde, epoksitlenmiş soya fasulyesi yağı (ESBO) ve itakonik asit (IA) kullanılarak ahşap kaplamalar için UV ile kürlenebilir oligomerler üretmek amaçlanmıştır. ESBO, çevre dostu olan biyobazlı bir yağ olduğu için piyasada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bitkisel bazlı ve çevre dostu bir bileşen olan ESBO, düşük toksisiteye sahip olması nedeniyle gıda ambalajlarında ve medikal ürünlerde güvenle kullanılabilir. Ayrıca, yüksek sıcaklıklara ve kimyasal etkilere karşı dayanıklılığı sayesinde endüstriyel kaplamalar ve yapıştırıcılarda da etkili bir katkı maddesi olarak işlev görmektedir. Sürdürülebilir üretim süreçlerine katkı sağlayan ESBO, çevre dostu alternatifler arayan sektörler için önemli bir çözüm sunmaktadır. İtakonik asit de aynı şekilde biyobazlı ve çok yönlü bir kimyasal bileşiktir ve özellikle polimer endüstrisinde önemli bir hammadde olarak kullanılır. Bitkisel kaynaklardan, özellikle şeker bazlı fermantasyonla elde edilen bu asit, çevre dostu alternatifler arayan sektörler için sürdürülebilir bir çözümdür. İtakonik asidin yapısal özellikleri, akrilik ve metakrilik türevleri ile reaksiyona girerek dayanıklı ve esnek polimerler oluşturmasını sağlar. Ayrıca, suya ve sıcaklığa karşı yüksek direnç gösterdiği için kaplamalar, yapıştırıcılar ve biyobozunur plastikler gibi birçok uygulama alanında tercih edilir. Halka açma reaksiyonları kullanılarak, araştırmada iki farklı oligomer (ESBO-IA ve ESBO-IA-UA) sentezlenmiştir. Bu oligomerler, farklı oranlarda ve çeşitli fonksiyonel gruba sahip olan reaktif seyrelticiler ile karıştırılarak kaplama formülasyonları hazırlanmıştır. Aromatik fonksiyonel gruba sahip olduğu için NVP, bir fonksiyonel gruba sahip olduğu için MA, iki fonsiyonel gruba sahip olduğu için HDDA, ve üç fonksiyonel gruba sahip olduğu için TMPTMA kullanılmıştır. Hazırlanan formülasyonlara foto başlatıcı eklenerek karıştırılmıştır. Daha sonra MDF ahşap yüzeylerine silindir yardımıyla uygulanmıştır. Uygulama yapılırken her ahşap yüzeye eşit miktarda uygulanması için tartım yapılmıştır. UV ışığı kullanılarak kaplamalar belirli bir süre kürlenmeye bırakılmıştır. Formülasyonların kalite ve performanslarını belirlemek için kürlenmiş olan ahşap yüzeylere çeşitli testler uygulanmıştır. Daha sonra, ESBO-IA ve ESBO-IA-UA oligomerleri Fourier transfer kızılötesi (FTIR) ve proton nükleer manyetik rezonans (¹H NMR) spektroskopileri ile karakterize edilmiştir. Ardından, UV ile kürlenmiş serbest filmler mekanik, fizikokimyasal ve termal özellikler açısından değerlendirilmiştir. Mekanik özellikler için kesme testi, suya daldırma testi ve Taber aşınma testi uygulanmıştır. Fizikokimyasal özellikler açısından şişme derecesi (DS), kimyasal direnç ve jel fraksiyonu (GF) testleri kullanılmıştır. Termal özellikleri değerlendirmek amacıyla UV ile kürlenmiş filmlere termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizleri uygulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Surface coatings are very important for many industries, especially in furniture coating areas. It protects the wood from external factors, enhances the durability, and provides better appearance. Due to its usage area as end product, flame resistance is economically and vitally important for wooden products. In order to provide the properties, suitable surface coatings are used. Modern developments and research in coating technologies are on green technology and environmentally friendly coatings. That is why the UV curing technology is well-used method for coating materials. It does not contain solvents. Therefore, it eliminates the deformation of surfaces, and swelling problems. Curing processes need less time because of the technology, less energy, and low costs. Moreover, it does not waste the water, which is very important when the environmental effects are considered. In this thesis, it was aimed that the UV-curable oligomers for wood coatings by using epoxidized soybean oil (ESBO) and itaconic acid (IA) are produced. Since ESBO is bio-based oil which is environmentally friendly, it is widely used in the market. By using ring openning reactions, 2 different oligomers (ESBO-IA and ESBO-IA-UA) were synthesized in the research. The oligomers were blended with different types of reactive diluents in different ratios in order to prepare coating formulations. The prepared formulations were applied to MDF wood surfaces after the photo-initiator was added to the formulations. By using UV light, the coatings were cured and different tests were applied to the wood surfaces in order to identify the qualities and performances of the formulations. Then, ESBO-IA and ESBO-IA-UA oligomers were characterized by fourier transform infrared (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectroscopies. After, UV-cured free films of the formulations were characterized as mechanical, physicochemical and thermal properties. For mechanical properties; cross cut, water immersion, and taber abbrasion tests were applied. For physicochemical properties, degree of swelling (DS), chemical resistance and gel fraction (GF) tests were used. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis were applied to the UV-cured films in order to evaluate the thermal properties.
Benzer Tezler
- Synthesis of soybean oil based, UV-curable oligomers and coating applications
UV ışınlarıyla kürlenebilen soya yağı esaslı oligomerlerin sentezi ve kaplama formülasyonlarında uygulamaları
ÖVGÜ GÜRER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA YILDIZ
- Soya yağı bazlı poliol ile karboksillenmiş-poli(etilen glikol) polimerinin kondenzasyon tepkimesi ile çapraz bağlı polimerlerin hazırlanması
Preparation of crosslinked polymers by the condensation reaction of soybean oil based polyol with carboxylated poly(ethylene glycol) polymer
HANDE ÜNVER
- New bio-active and surface active plant oil derivatives
Bitkisel yağ temelli yeni biyolojik olarak aktif ve yüzey aktif materyaller
ECE ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. EDİZ TAYLAN
PROF. DR. SELİM HAMİT KÜSEFOĞLU
- Synthesis and characterization of epoxidized soybean oil / diisocyanate thermoset polymers
Epokside soya yağı - diizosiyanat bazlı termoset polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
MAKBULE GİZEM KIREVLİYASI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve TeknolojisiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİM KÜSEFOĞLU
- Bitkisel yağlardan polimerize olabilen monomer sentez ve polimerleşmesi
Plant oil based polymerizable monomer synthesis and polymerization reaction
ABDULLAH SAYILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN ESEN