Poliüretan tabanlı polimer kaplamaların arayüz etkileşimleri: Çok ölçekli moleküler simülasyon çalışması
Interface interactions of polyurethane-based polymer coatings: A multi-scale molecular simulation study
Yazar: DENİZ KIZILKAYA
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN KAÇAR
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: DPD = DPD ; Moleküler dinamik = Molecular dynamic ; Polimerler = Polymers ; Poliüretan = Polyurethane

Özet:
Hedeflenen arayüzde arzu edilen fonksiyonlara sahip, çevre koşullarına uyarlanabilir kaplamaların geliştirilmesi kaplama bilimindeki en büyük çabalardan biridir. Endüstride geniş kullanım alanlarına sahip olan poliüretan (PU), kaplamaların programlanabilir davranışını sağlamada oldukça fonksiyonel bir materyaldir. PU kaplamalara, farklı özelliklerde sarkan zincirlerin dahil edilmesiyle yüzey fonksiyonunun değişen yüzey koşullarına adaptasyonu sağlanabilmektedir. Bu amaç doğrultusunda, deneysel yöntemler maliyetlidir ve polimer/sıvı arayüzündeki davranışın moleküler ölçekte doğrudan anlaşılması yer yer eksik kalabilmektedir. Bu sebeple moleküler simülasyon yöntemleri, arayüzdeki moleküler yapının mekanik özelliklerini araştırmak için deneysel tekniklerden alınan bilgileri kullanan etkili bir yöntemdir. Bu tez çalışmasında, kaba taneli moleküler simülasyon yöntemi olan Dağıtıcı Parçacık Dinamiği (DPD) yöntemi kullanılarak hidrofilik ve hidrofobik arayüzlerde çapraz bağlı PU kaplamaların arayüz morfolojisindeki değişiminin araştırılması hedeflenmiştir. Farklı PU yapılarındaki polimerik kaplamaların, farklı fiziksel özellik gösteren yüzeyler yakınındaki (su, hava, yağ) davranışları moleküler yöntemlerle incelenmiştir. Tez kapsamında geliştirilen yöntemlerin ve elde edilen sonuçların benzer sistemlerin moleküler simülasyonların daha iyi anlaşılmasına ve deneysel çalışmalara yol göstermesi beklenmektedir.

Abstract:
One of the most significant contributions to coating research has been the forming of environmentally adaptable coatings with desirable properties at the targeted interface. Polyurethane (PU), which is widely used in industry, is a highly functional substance that enables coatings to behave in ways that may be customized. By integrating dangling chains with various characteristics into PU coatings, it is possible to adapt the surface function to shifting surface circumstances. Experimental techniques are expensive for this purpose, and a direct understanding of the behavior at the polymer/liquid interface at the molecular scale may not be complete in some cases. Consequently, molecular simulation methods are a useful way for examining the mechanical characteristics of the molecule structure at the interface using data from experimental methods. In this thesis, changes in the interface morphology of cross-linked PU coatings at hydrophilic and hydrophobic interfaces will be investigated using the Dissipative Particle Dynamics (DPD), a coarse-grained molecular modeling method. The behavior of polymeric coatings with various PU structures near surfaces with various physical properties (water, air, oil) was studied using molecular methods. A better knowledge of molecular simulations of related systems and experimental research is anticipated as a result of the approaches established within the purview of the thesis and the outcomes realized.