UV ışınına duyarlı kompozit reçinelerin sentezi, karakterizasyonu ve stereolitografi (SLA)-3D yazıcı reçinesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Synthesis and characterization of UV light sensitive composite resins and investigation of applicability as stereolithography (SLA)-3D printer resin
Yazar: NURAN ÇELİKÇİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET TÜMER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ CENGİZ AYHAN ZIBA
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit reçineler = Composite resins ; Stereolitografi = Stereolithography ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Bu tez çalışmasında, 3D stereolitografi (SLA) yazıcılarda kullanılmak üzere akrilat ve kitosan türevlerinin karışımlarından kompozit reçineler elde edilmiştir. Bu reçineler çok işlevli monomerler, çözücüler, foto başlatıcılar, kitosan ve türevleri gibi bileşenlerden oluşmaktadır. İlk olarak optimizasyon çalışmaları için farklı oranlarda tripropilen glikol diakrilat (TPGDA), üretan akrilat (UA) ve fotobaşlatıcı (Difenil (2,4,6-trimetilbenzoil) fosfin oksit) (TPO) karıştırılmıştır. Daha sonra 405 nm UV ışını ile farklı sürelerde kürleme işlemi yapılmıştır. Her kürleme işlemi sonrasında kürlenen reçineye belirli standartlarda mukavemet testleri (basma ve çekme) uygulanmıştır. Mukavemet testi sonuçlarına göre TPGDA: UA oranı 1:1, kürlenme süresi 60 saniye ve TPO oranı %1 olarak belirlenmiştir. Daha sonra kitosan Schiff bazı (CHSB), çapraz bağlı kitosan Schiff bazı (CCHSB), karboksimetil kitosan (CMCH), hidroksipropil kitosan (HPCH) ve hidroksietil kitosan (HECH) sentezlenmiştir. Kitosan ve türevleri SEM, FTIR, NMR, XRD, TG analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir.  Bu türevler ayrı ayrı olacak şekilde reçinenin içerisine eklenerek kompozit reçineler elde edilmiştir. Kompozit reçineler UV ışığı altında kürlendikten sonra mukavemet testleri, jel içeriği, su tutma kapasitesi, kimyasal ve çözücü direnci incelenmiştir.  Ayrıca temas açısı testleri ile hidrofobik/hidrofilik özellikleri incelenmiştir. Hızlandırılmış UV yaşlandırma testleri ile renk değişiklikleri kaydedilmiştir. Genel olarak reçinenin içerisine kitosan ve türevlerinin eklenmesi basma mukavemetini düşürürken çekme mukavemetini arttırmıştır. Kürlenen kompozit reçinelerin jel içeriği incelendiğinde %97.72 ila %96.11 arasında değişen bir jel içeriği sergilemiştir. Bu durum reçienelerin yüksek oranda kürlendiğini göstermektedir. Temas açısı testleri sonucunda reçineye kitosan ve türevlerinin eklenmesi reçinenin hidrofobik özelliğini azaltmıştır. Kürlenen kompozit reçinelerin kimyasal ve çözücü direnci incelendiğinde HCl, NaOH ve HF ortamlarında yüksek direnç gösterirken, kloroform ve toluen ortamlarında ise düşük direnç göstermişlerdir.

Abstract:
In this thesis, composite resins were obtained from mixtures of acrylate and chitosan derivatives for use in 3D stereolithography (SLA) printers. These resins consist of components such as multifunctional monomers, solvents, photoinitiators, chitosan and its derivatives. Tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), urethane acrylate (UA) and photoinitiator (Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide (TPO)) were mixed in different proportions. Then, the curing process was carried out with 405 nm UV light at different times. After each curing process, certain standards of strength tests (compression and tensile) were applied to the cured resins. According to the strength tests results, TPGDA:UA ratio as 1:1, curing time 60 seconds and TPO ratio 1% was determined.  Then, chitosan Schiff base (CHSB), cross-linked chitosan Schiff base (CCHSB), carboxymethyl chitosan (CMCH), hydroxypropyl chitosan (HPCH) and hydroxyethyl chitosan (HECH) were synthesized. Chitosan and its derivatives were characterized by SEM, FTIR, NMR, XRD, TG analysis methods. Composite resins were obtained by adding these derivatives separately into the resin. After the composite resins were cured under UV light, strength tests, gel content, water holding capacity, chemical and solvent resistance were investigated. In addition, hydrophobic/hydrophilic properties were investigated by contact angle tests. Color changes were recorded by accelerated UV aging tests. In general, the addition of chitosan and its derivatives into the resin increased the tensile strength while decreasing the compressive strength. When the gel content of the cured composite resins was examined, it showed a gel content ranging from 97.72% to 96.11%, indicating that the resins were highly cured. As a result of the contact angle tests, the addition of chitosan and its derivatives to the resin reduced the hydrophobic property of the resin. When the chemical and solvent resistance of the cured composite resins were examined, they showed high resistance to HCl, NaOH and HF environments, while they showed low resistance to chloroform and toluene environments.