Sprey kaplama yöntemi ile kendi kendini temizleyen, süperhidrofobik perfluoro-akrilat blend kaplamaların üretilmesi
Fabrication of self-cleaning superhydrophobic perfluoroacrylate blend films by spray coating
Yazar: ÖZGE ÜNZAL
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR CENGİZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kompozit polimerler = Composite polymers ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polimer karışımlar = Polymer blends ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Pürüzsüz yüzey = Smooth surface ; Serbest yüzey = Free surface

Özet:
Bir yüzeyin kendi kendini temizlemesi, yüzeye damlayan sıvının yüzey üzerinde 1500 ve üzeri temas açısı vermesi veya sıvının kayma açısı değerinin 100 ve altındaki değere sahip olmasıyla meydana gelir. Bu yüzeylere süper itici yüzeyler denir. Eğer sıvı su damlası ise yüzey süperhidrofobik, eğer yağ damlası ise yüzey süperoleofobik olarak adlandırılır. Bu iki yüzey tipinin üretilmesinde de aynı prensipler geçerlidir. Birincisi, yüzeyin floropolimerler gibi düşük yüzey enerjili bir polimer ile kaplanmasıdır. Bu sayede yüzey üzerine damlatılan sıvıyı itecektir.  İkincisi ise yüzeyin pürüzlülüğünün arttırılması şeklindedir. Pürüzlülük, hava paketçiklerinin pürüzlükler arasına dolması ile sıvı ile yüzeyin etkileşim alanını azalmasına, dolayısıyla daha düşük adezyona neden olacağı için sıvının itilmesini sağlar. Tezin amacı, p(Perfluorometakrilat-ran-Stiren), p(PFM-St) kopolimeri ile p(Metilmetakrilat) PMMA ve p(Stiren) PS homopolimeleri ile oluşturulan karışımlarının püskürtme ile cam yüzeylere kaplanması ve süper su itici yüzeylerin oluşturulmasını içermektedir. Tez çalışmasında pürüzlülük sağlanması amacı ile polimer karışımları içerisine hidrofobik silika nano parçacıklar eklenmiştir. Bu amaç doğrultusunda tez çalışmasında % 22,5; 33; 50 oranlarında PS ve PMMA homopolimerleri ile p(PFM-St) kopolimeri ve bu karışımlara eklenmiş ağırlıkça %1 ile 12,5 arasında değişen silika nano parçacıklardan oluşan homojen çözelti cam yüzeylere püskürtülür. Püskürtme sıcaklığı, basıncı, mesafesi ve polimer konsantrasyonu yapılan optimizasyonlarla belirlenmiştir. Yüzey morfolojileri SEM ile karakterize edilmiş, temas açı değerleri Attension-theta kontak açı ölçme cihazı ile ölçülmüştür. Yapılan denemeler sonucunda ağırlıkça %33 PS ve %12,5 silika nano partikül içeren p(PFM-St)/PS karışımlarının temas açı değerleri 168o olarak bulunmuştur. Bu yüzeylerin su, süt, çay, meyve suyu ve kahve gibi sıvılara karşı kirlenmemiş ve kendi kendini temizleme özelliği göstermiştir.

Abstract:
The self-cleaning of a surface occurs when the liquid dripping onto the surface gives a contact angle of 150o or higher on the surface, or the liquid has a angle of slide value of 10o and below. These surfaces are called super-repulsive surfaces. 
If the liquid is a drop of water, the surface is called super-hydrophobic, and if it is an oil drop, the surface is called superoleophobic. The same principles apply to the fabrication of these two types of surfaces. First, the surface is coated with a low surface energy polymer such as fluoropolymers. In this way, it will push the liquid dripped onto the surface. The second is to increase the roughness of the surface. The roughness allows the liquid to be pushed as the air packets are filled between the roughnesses, resulting in reduced interaction of the surface with the liquid, resulting in lower adhesion. The aim of the thesis is to spray p(Perfluoromethacrylate-ran-Styrene), p(PFM-St) copolymer and p (Methylmethacrylate) PMMA and p(Styrene) PS homopolymers by spraying on glass surfaces and forming super water repellent surfaces. Hydrophobic silica nanoparticles were added to polymer mixtures in order to provide roughness in the thesis. For this purpose, 22,5%; 33; 50, homogeneous solution of p(PFM-St) copolymer with PS and PMMA homopolymers, and 1 to 12,5% by weight of silica nanoparticles added to these mixtures are sprayed onto glass surfaces. Spray temperature, pressure, distance and polymer concentration were determined by optimizations. Surface morphology was characterized by SEM, and contact angle values were measured by Attension-theta contact angle measuring device. As a result of the experiments, the contact angle values of p (PFM-St) / PS mixtures containing 33% PS and 12.5% silica nano particles were found to be 168°. These surfaces are not contaminated against liquids such as water, milk, tea, juice and coffee and have self-cleaning properties.