Improving the self-cleaning abilities of polyaspartic acid ester-based paints with the help of CeO2/polymer nanocomposites
CeO2/polimer nanokompozitler yardımıyla poliaspartik ester bazlı boyaların kendi kendini temizleme özelliğinin geliştirilmesi
- Tez No: 983674
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ, PROF. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Poliaspartik ester (PAE); düşük düşük uçucu bileşik (VOC), hızlı kürlenme ve yüksek katı madde oranı sayesinde fonksiyonel kaplamalar için güçlü bir platform sunar. Bu çalışmada, seryum dioksit (CeO2) nanoparçacıklarının PAE matrise entegrasyonu ve hem parçacık sentezinin hem de arayüz kimyasının eşzamanlı iyileştirilmesiyle kendi kendini temizleyen bir kaplama tasarlanmıştır. CeO2, alkali esaslı eş çöktürme ile üretilmiş, ardından sinterleme işlemi yapılmış ve parçacık-matris bağını güçlendirmek amacıyla silan ajanlar ile yüzeyleri modifiye edilmiştir. Cam ve metal altlıklar üzerinde, laboratuvar ölçekli standart uygulama yöntemleriyle ince filmler hazırlanmış; yapısal, kimyasal, optik ve yüzey karakterizasyonlarının yanı sıra hızlandırılmış UV yaşlandırma ve kendi kendini temizleme davranışını değerlendiren boya ağartma temelli bir analiz gerçekleştirilmiştir. Tüm tozlar flüorit kristal yapısını korumuş; ancak fonksiyonel performansın, kristallilik ve kusur/oksijen boşluğu durumlarının dengelenmesine duyarlı olduğu gösterilmiştir. Orta derişimde sodyum hidroksit temelli sentez ile orta sıcaklıkta kalsinasyonun birleşimi, kristallilik ve boşluk destekli reaktivite arasında en uygun dengeyi sağlamıştır. Yapılan tarama sonuçlarına göre, aminosilan türündeki kaplama ajanı en net bağlanma kanıtlarını vermiş; bu arayüz denetimi, film bütünlüğünden ödün vermeden ve farklı uygulama yöntemleri ile altlıklar arasında tutarlılık korunarak, tek başına PAE'ye kıyasla ıslanabilirlikte belirgin iyileşmelere yol açmıştır. Optik açıdan, CeO2 ilavesi görünür bölgedeki kabul edilebilir şeffaflık korunurken UV sönümlemeyi güçlendirmiştir. Hızlandırılmış UV yaşlandırma altında, CeO2 katkılı filmler çıplak matrise kıyasla FTIR spektrumlarında foto-oksidasyona işaret eden bantlar belirgin biçimde zayıflamıştır. Bu bulgular, nanomalzeme ve arayüz tasarımının koruyucu etkisini doğrulamıştır. Daha önemlisi, aynı formülasyonlar fotokatalitik kendi kendini temizleme özelliği açısından üstün performans sergilemiştir. Aminosilanla modifiye edilmiş, sodyum hidroksit bazlı sentez/orta sıcaklıkta kalsinasyon yapılarak elde edilen tozlar en hızlı boya ağartma kinetiğini verirken; amonyak bazlı sentez yöntemi, yüksek konsantrasyonlu sodyum hidroksit bazlı sentez yöntemi ve yüksek sıcaklıkta kalsinasyon koşulları daha düşük etkinlik göstermiştir. İnce filmler ile uygulama kalınlıklarına yakın kaplamalar arasında formülasyon sıralamasının korunması, sonuçları desteklemiştir. Genel olarak bulgular, optimize edilmiş bir alkali eş çöktürme yöntemiyle aminosilan modifikasyonunun birleştirilmesinin; UV sönümleme, elverişli ıslanabilirlik ve güçlü fotokatalitik kendi kendini temizleme özelliklerini bir arada sunan PAE kaplamalarınıın oluşturulduğunu ve solvent içermeyen, yüksek performanslı fonksiyonel kaplamalar için pratik bir yol sağladığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Polyaspartic ester (PAE) coatings provide a low volatile organic component (VOC), fast-curing, high-solids platform for functional surfaces. This thesis develops a selfcleaning PAE nanocomposite by integrating cerium dioxide (CeO2) nanoparticles and co-optimizing particle synthesis and interfacial chemistry. CeO2 was produced by coprecipitation via alkaline routes, thermally conditioned, and then surfacefunctionalized with a silane-coupling agent to promote durable particle-matrix coupling. Thin films were prepared on glass and steel by laboratory-standard application methods and evaluated using a complementary suite of structural, chemical, optical, and surface tests, together with accelerated UV exposure and a dyebleaching assay for self-cleaning. Structurally, all powders retained the fluorite phase, yet functional performance depended on balancing crystallinity and defect states. A sodium hydroxide synthesis route at moderate concentration, combined with mid-range calcination temperature, yielded powders that best integrated crystallinity with vacancy-assisted reactivity. Among the coupling agents screened, aminosilane-type silane-coupling agent provided the clearest evidence of grafting; this interfacial control translated into consistent improvements in wetting properties of the coatings relative to bare PAE, without compromising film integrity across application methods and substrates. Optically, CeO2 addition strengthened UV screening while preserving acceptable transparency in the visible range. Under accelerated UV weathering, reduced signatures of photo-oxidation in infrared spectra compared with the bare PAE matrix, confirming a protective effect of the nanofiller. Most importantly, the same formulations delivered superior photocatalytic self-cleaning property: dye-bleaching kinetics were fastest for the sodium hydroxide /mid-temperature calcinated powder after aminosilane functionalization, whereas the ammonia-based method, highly concentrated sodium hydroxide method, and over-calcined powders proved less effective. The formulation ranking remained consistent across thin analytical films and application-like coatings, confirming transferability. Taken together, the findings show that combining an optimized alkaline coprecipitation method with targeted aminosilane functionalization enables PAE coatings that unite UV screening, favorable wetting, and robust photocatalytic selfcleaning, demonstrating a practical pathway to solvent-free, high-performance functional coatings.
Benzer Tezler
- Obsesif kompulsif bozukluğu olan çocuk ve ergenlerin ebeveynlerinde başa çıkma tutumları ile ilişkili durumlar
Conditions related to coping strategi̇es of parents of children and adolescents with obsessive compulsive disorder
GÜLŞAH BAKİ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2018
PsikiyatriKaradeniz Teknik ÜniversitesiÇocuk Ruh Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA KANDİL
- Otizmli çocukların göz kontağının artırılmasında kendini izleme stratejisi müdahale paketinin etkisinin göz izleme teknolojisi kullanılarak belirlenmesi
Determining the effectiveness of a self-monitoring intervention package in improving eye contact in children with using eye-tracking technology
ŞENOL DEMİRTAŞ
- Çok tabakalı kaplama yöntemi ile tekstil materyallerinin fonksiyonel özelliklerinin geliştirilmesi
Improving the functional properties of textile materials by layer-by-layer deposition method
ŞULE SULTAN UĞUR
Doktora
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. HAKAN AKTAŞ
DOÇ. DR. MERİH SARIIŞIK
- Production and characterization of self-cleaning clay-based roofing tiles as a building material for environmental remediation
Çevresel iyileştirme için bir yapı malzemesi olarak kendi kendini temizleyen kil esaslı çatı kiremitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
AHMET YAVAŞ
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHULLAH GÜNEŞ
- Cephelerde kullanılan yapı ürünlerinin geleneksel bakım süreci ile kendi kendini temizleme sürecinin karşılaştırmalı değerlendirilmesi
Comparative assessment of traditional maintenance process and self-cleaning process of building materials used on facades
BANU İNCEDERE SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DİLEK EKŞİ AKBULUT