Cyclic olefin kopolimerden süperhidrofobik yüzey sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of superhydrophobic surface from cyclic olefine copolymer
Yazar: ERDİNÇ DOĞANCI
Danışman: PROF. DR. H. YILDIRIM ERBİL
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çözünme, günümüzde halen bazı noktaların açıklanmasında güçlük çekilenkarmasık bir olaydır. Özellikle kimya endüstrisinde en önemli sorunlardan biriçözünecek maddelerin hangi çözücüde çözüleceginin tahmin edilmesidir. 1930' luyılların sonunda polimer endüstrisinin gelismesiyle yeni gelistirilmis polimerler içinçözücü seçimi ve en iyi uygulamaları bulmak için bir gerekliliktir.Çözücü seçimine yardımcı olmak için, en çok kaplama ve boya endüstrisindekullanılan çözünürlük parametreleri bulunmustur. Benzer çözünürlük parametrelisıvılar karısabilir ve polimerler kendilerinden çok farklı olmayan çözünürlükparametreli çözücülerde çözülebilir.Çalısmalarımızda literatürde çözünürlük parametresi bilinen ve 2000' lerdesatısa cıkmıs ticari bir polimer olan TOPAS (Thermoplastic Olefin Polymer ofAmorphous Structure) halkalı (cyclic) olefin kopolimerinin çözündügü çözücü +kötü çözücü (çöktürücü) karısımlarının çözünürlük parametreleri belirlendi vepolimer çözeltilerin bulanma noktası (cloud-point) tayin edilerek polimerinçözünürlük alanı tanımlanmıstır. Çözünürlük parametreleri yardımıyla polimerinhangi çözücüde çözüleceginin tahmin edilebilmektedir. Aynı zamanda gereksinimduyulan çözücü için o çözücünün çözünürlük parametre degeri ile aynı olacaksekilde çözücü karısımları hazırlanarak kullanılabilir. Böylelikle çözücü karısımlarısayesinde polimerlerin çözünürlügü için çözücü seçiciligi arttırılabilir.Son yıllarda gerek pratik uygulamalarda gerekse temel arastırmalardaendüstriden tıbba kadar genis bir alanda kullanım sahası bulunan süperhidrofobikyüzeylere olan ilgi artmıstır. Kendini temizleme özelligine sahip nilüfer (lotus)yapraklarından ilham alan, su ile 150°' den büyük temas açısı veren süperhidrofobikyüzeyler genel olarak düsük serbest yüzey enerjisi ile yüzey pürüzlülügünü arttırarakhazırlanır.Bu çalısmada TOPAS' ın yüzey pürüzlülügünü arttırarak süperhidrofobik yüzeyelde edilmek istenmistir. Ancak amorf yapısından dolayı çöktürücü (kötü çözücü)etkisi ile morfolojisi degistirilerek kristal yapıya dönüstürülememektedir. Bu yüzdensüperhidrofobik yüzey elde etmek için kristal yapıya sahip polipropilen ile 50:50oranda polimer karısımları hazırlandı.TOPAS kopolimerin ksilenle olan çözeltisinde elde edilen kaplamanın sudamlası temas açısı 98° iken, TOPAS aynı derisimde olacak sekilde 50:50 orandapolipropilenle karıstırıldıgında temas açı 150°' ye çıkmıstır.

Abstract:
Nowadays, dissolution is a complex event that is diffucult for explaining somepoints. One of the most important problems in the chemical industry is the predictionof which solutes dissolve in which solvents. Following the development of thepolymer industry in the 1930s, solvent selection for the newly developed polymerswas a necessity in order to find the best applications.In order to solve the solvent selection problem especially in coating and paintindustry solubility parameter concept was developed. Liquids having similarsolubility parameters will be miscible and polymers can be dissolved in solventswhose solubility parameters are not too different from their own.In our this work, the solubility parameters of solvent + non-solvent mixtures, inwhich a commercial cyclic olefine copolymer TOPAS was dissolved wasdetermined. TOPAS copolymer was in the market after 2000?s, and its 3-dimensionalsolubility parameter was reported previously in the literature. The cloud points of thecopolymer solutions were also determined. By using the newly determined solubilityparameters, it is possible to predicted in which solvents the copolymer will bedissolved.The interest and the application fields of superhydrophobic surfaces wasincreased in the last years. Superhydrophobic surfaces have a water contact anglelarger than 150°, which are inspired from Lotus leaves that has a self-cleaningcharacteristic and these can be prepared by combination of lowering the surfaceenergy and enhancing the surface roughness.In this work, we want to obtain the superhydrophobic surface by increasing thesurface rougness of TOPAS copolymer. But because of the very high degree ofamorph structure, it is not possible to obtain a roughness control by changing itsmorphology with the non-solvent influence at the phase-seperation step. Thesuperhydrophobic surfaces are prepared that mixing TOPAS copolymer withpolypropylene which has a crystal structure in the 50-50 mixture.While water drop contact angle of coating that was obtained from solution ofTOPAS copolymer with xylene is 98°, TOPAS was mixtured with PP in the 50:50rate with the same concentration the contact angle rises to 150°.