Döner yataklı plazma destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile polimerik nanokaplamaların sentezi
Synthesis of polymeric nano-coatings deposited by rotating bed plasma enhanced chemical vapor deposition
Yazar: MEHMET GÜRSOY
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KARAMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, döner yataklı plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD)  yöntemi ile genleştirilmiş perlit ve karbon nanotüplerin polimerik ince filmler ile kaplanması için en uygun parametrelerin belirlenmesine odaklanmıştır. Elde edilen kaplanmış karbon nanotüpler elektro eğirme fiberlerinde katkı malzemesi olarak kullanılmıştır. Döner yatak plazma reaktörü, kaplamalar esnasında partikülerin etkili bir şekilde çalkalanmasını ve karışmasını sağlamıştır. Hidrofilik poli(hidroksietil metakrilat) (PHEMA) ve hidrofobik poli(heksaflorobutilakrilat) (PHFBA) ince filmleri üretilmiştir. Çalışmalar esnasında, plazma polimerizasyonun en önemli parametrelerinden plazma operasyon modunun ve uygulanan plazma gücünün, PHEMA ve PHFBA ince filmlerinin kaplama hızlarına, kimyasal yapılarına ve ıslanabilirlik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır.  PHFBA üretiminde en yüksek kaplama hızı (42 nm/dk) 10 W plazma gücünde atımlı modda elde edilmiştir. 20 W plazma gücünde, atımlı plazma modunda elde edilen genleştirilmiş perlitlerin su tutma yüzdesi %70'den, %4 civarına kadar düşürülmüştür. 
PHEMA ince film üretiminde, en yüksek kaplama hızı 35 nm/dk ile 40 W plazma gücünde sürekli modda elde edilmiştir.  Aynı plazma güçlerinde elde edilen filmlerden, atımlı plazma modunda elde edilenlerin daha hidrofilik olduğu gözlemlenmiştir. En düşük temas açısı (10,7°) ölçülen ve en yüksek tutma yüzdesi değeri (%84,8) elde edilen PHEMA ince filmleri, 50 W plazma gücünde, atımlı plazma modunda üretilmiştir. 
Kaplanmamış ve fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüpler katkı malzemesi olarak kullanılarak elektro eğirme poliakrilonitril (PAN) fiberleri üretilmiştir. Fonkisyonelleştirilmiş karbon nanotüplerin, polimer matriste daha homojen bir dağılım göstermiştir. Tüm elektroeğirme fiberleri arasında, en düşük yüzey enerjisi, fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüp katkılı kompozit fiberlerden elde edilmiştir.

Abstract:
This work was focused on determining the optimum parameters for polymeric thin films coating on expanded perlite and carbon nanotubes by rotating bed plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). A rotating plasma reactor was used to provide effective agitation and mixing of the particles during the depositions. The obtained carbon nanotubes were used as a filler for prooduction of electrospun fibers. Hydrophilic poly(hydroxyethyl methacrylate) and poly(hexafluoro butil akrilat) thin films were produced. The influences of important plasma polymerization parameters (plasma power and plasma operation mode) on the deposition rates, chemical structures and wettability properties of PHEMA and PHFBA thin films were investigated. The highest deposition rate (42 nm/min) in PHFBA coating was obtained in pulsed mode at  plasma power of 10 W. At plasma power of 20 W, in pulsed plasma mode, the water content percentage of expanded perlite was reduced from 70% to below 4% under this conditions. 
In PHEMA thin film production, the highest deposition rate was obtained as 35 nm/min in continuous mode at plasma power of 40 W. With the same plasma powers, more hydrophilic thin films were obtained at pulsed plasma mode. PHEMA thin films with the lowest contact angle (10.7°) measured. The highest water percent retention (84.8%) were produced in pulsed plasma mode at plasma power of 50 W.
Uncoated and functionalized carbon nanotubes were used as filler materials to produce electrospun polyacrylonitrile (PAN) fibers. Functionalized carbon nanotubes were  more homogeneous dispersed in the polymer matrix.  Among all electrospun fibers, the lowest surface energy was measured from functionalized carbon nanotube/PAN composite fibers.