Karbon nanotüp içeren UV ışınlarıyla kürlenmiş nanokompozit kaplamalar
UV curable carbon nanotube containing nanocomposite coatings
Yazar: KÜBRA İLGÜN
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Karbon Nanotüp İçeren UV Işınlarıyla Kürlenmiş Nanokompozit Kaplamalar
Karbon nanotüplerin yüksek performanslı yapısal özellikleri nedeniyle, uygulamalarına teoride ve pratikte son yıllarda büyük önem verilmektedir. Karbon nanotüpler bilinen en sağlam ve esnek malzeme olma özelliğine sahiptirler. Bununla birlikte genişletilmiş π-konjugasyon çevresinde, van der Waals kuvvetleri nedeniyle karbon nanotüpler (CNTs) arasında güçlü etkileşimler söz konusudur. Bu nedenle bir araya gelmiş ve birbirine dolaşmış büyük yığınlar içindeki CNT' ler, organik veya sulu çözeltilerde dağılamazlar. Bu sorun birçok potansiyel ticari uygulama için önemli bir engel teşkil eder. Bu nedenle; CNT' lerin yüzey modifikasyonuyla çözelti içinde dispersiyonunun sağlanması bu malzemelerin kullanımı için önemli bir ön koşuldur.
Genellikle, kovalent bağlarla CNT modifikasyonunun daha etkili olduğu bulunmuştur. Polimer bağlı CNT' ler her iki malzemenin de kendi özelliklerinin kombine edilebildiği bir hibrit yapı açığa çıkardığından çok ilgi çekicidirler.
Sol-jel, organik-inorganik hibrit esaslı kaplama malzemelerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Organik-inorganik hibrit malzemeler, organik polimerlerin; esneklik, darbe direnci gibi avantajlarını, inorganik malzemenin; yüksek mekanik dayanıklılık, kimyasal direnç, termal kararlılık, optik özellikler gibi avantajları birleştirir. Sol-jel yöntemiyle elde edilen hibrit malzemelerin UV ışınlarıyla sertleştirilmesiyle elde edilen kaplamalar düşük maliyet, hızlı sertleşme, düşük viskozite ve uzun raf ömrüne sahiptir. UV ile sertleşebilen hibrit kaplamalar çevreye karşı duyarlı, iyi yapışma, sertlik, iyi mekanik ve kimyasal özelliklere sahiptir.
Bu çalışmanın amacı; modifiye CNT içeren UV ışınlarıyla kürlenebilen nanokompozit malzemeler hazırlamaktır. Bu amaçla, organik bileşen olarak poli(dimetil siloksan) esaslı üretan akrilat reçine sentezlendi. Tetraetoksi silan (TEOS) ve 3-metakriloksi propil trimetoksisilan (MPTMS) uygun koşullar altında hidroliz edilerek sol-jel karışımı hazırlandı. Çok katmanlı karbon nanotüpler (MWCNT) poli(etilenglikol) mono akrilat ile modifiye edildi. Modifiye karbon nanotüpler önceden hazırlanan çeşitli akrilatlar kullanılmış organik hibrit formülasyonlar içerisine ilave edildi. Modifiye MWCNT' leri içeren nanokompozitler sol-jel ve UV kürlenme tekniklerinin bir arada kullanılmasıyla oluşturuldu. Sentezlenen karbon nanotüp içeren nanokompozit malzemelerin karakterizasyonun da Taramalı Elektron Mikroskop (SEM) kullanılmıştır. Nanokompozitlerin termal özellikleri Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ile incelenmiştir.

Temmuz, 2014						Kübra İLGÜN

Abstract:
UV Curable Carbon Nanotube Containing Nanocomposite Coatings
Great interest has been shown in the theory and practice of carbon nanotubes (CNTs) applications because of the high performance structural properties obtainable. Carbon nanotubes have the distinction of being the most solid and flexible materials. However, the extended π-conjugated framework that imparts these properties is also responsible for strong interactions between the nanotubes due to van der Waals forces, which aggregate and entangle the nanotubes into large bundles and networks that cannot be dispersed by either organic or aqueous solvents. This lack of dispersion poses a significant impediment to many potential commercial applications. Therefore, functionalization and modification of CNTs to improve the dispersibility and surface functionality are important prerequisites to the increased use of these materials.
Generally, the linkage of small or large molecules to CNTs by covalent bonding is found to be most stable and effective. Binding polymers to the CNTs is a very attractive possibility because the individual properties of the two materials can be combined as a hybrid.
Sol-gel is widely used method for the preparation of organic-inorganic hybrid based coating materials. Organic-inorganic hybrid materials combine the advantages of either elasticity, impact resistance of organic polymers and the high mechanical strength, chemical resistance, thermal stability, optical qualities of the inorganic materials. The UV curable hybrid coatings prepared by sol-gel method, have low cost, fast curing, low viscosity and long time duration. The UV curable hybrid coating materials have good adhesive, hardness, good mechanical and chemical properties, which are sensitive to the environment. 
The aim of this study is to prepare modified carbon nanotube containing UV-curable nanocomposites. For this purpose, as an organic component poly (dimethyl siloxane) based urethane acrylate resin was prepared. The sol-gel mixture was prepared from tetraethoxy silane (TEOS) ve 3-methacryloxy propyl trimethoxysilane (MPTMS) and hydrolyzed under appropriate conditions. Multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) were modified with poly (ethyleneglycol) mono acrylate. Modified MWCNT have been added to organic-inorganic hybrid formulations. Modified MWCNT containing nanocomposites  were prepared by using the sol gel and UV curing techniques together. Nanocomposites were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM). The thermal behavior of nanocomposites were investigated by thermal gravimetric analysis (TGA). 
 

Temmuz, 2014						Kübra İLGÜN