Poliolefin kaplanarak süperhidrofobik hale getirilen polyester kumaşların sentezi ve karakterize edilmesi
Synthesis and characterization of superhydrophobic polyester fabrics coated by polyolefins
Yazar: BAHAR ŞENGÜL
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yüzeyinde 150º'den büyük su temas açıları veren süperhidrofobik kumaşlar, yağmurda ıslanmayan askeri ve sivil pardesüler, filtrasyonda kullanılan membranlar, metal levha depolamada korozyon önleyici, askeri örtüler, hastanelerde tıbbi önlükler, itfaiye kıyafetleri, fonksiyonel spor giyim ve korozyon önleyici brandalar gibi birçok alanda uygulanma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, kendi kendini temizleme performansı sayesinde bazı tekstil ürünlerinin yıkama sayısını azaltabilir. 
Bu tez çalışmasında, polipropilen (PP) ve polietilen (LDPE), polipropilen-polietilen kopolimer (PP-PE), siklo-olefin kopolimer (COC) çözeltileriyle, 79 gr/m² ve 149 gr/m² ağırlıklarında 2 farklı %100 polyester kumaş kaplanmıştır. Değişik miktarlardaki polimerleri çözmek için ksilen solventi kullanılmış, sonra bu çözeltilere değişik miktarlarda 1:1 oranında çözücü olmayan metil etil keton ve siklohekzanon non-solventleri eklenmiş ve çözeltide bulutlanma başlamadan şeffaf halde iken daldırma ile kaplamalar yapılmış ve karakterize edilmiştir. Kumaşlar kaplanmadan önce bir çerçeve ile gerdirilmiş sonra da sabit bir hızda daldırılıp, çıkarılıp, kurutulmuştur. Kaplama esnasında farklı sıcaklıklar (polimer tipine bağlı olarak 40-120 °C arasında) ve solvent/non-solvent oranları (10:90-40:60 arasında) uygulanmıştır. Ayrıca PP/PP-PE ve PP/COC polimer karışımlarının beraber kullanımlarının da su temas açısı üzerine etkisi incelenmiştir. Her bir polimer kaplama malzemesi için farklı optimum kaplama sıcaklığının mevcut olduğu saptanmıştır. Çalışmalar esnasında kullanılan polimer tipinin, kaplandıktan sonra kumaş yüzeyinde ölçülen temas açısını önemli derecede etkilediği sonucuna varılmıştır. Optimum kaplama çözelti konsantrasyonu 30 mg/ml olarak bulunmuştur, ancak optimum kaplama sıcaklığı her polimer için farklıdır: PP-PE kopolimeri için 63°C; PP polimeri için 90 °C; siklo-olefin kopolimeri için 60 °C ve LDPE polimeri için 72 °C'dir. En yüksek temas açısı 79 gr/m²'lik kumaş için 152° ± 2 olarak PP polimeri ve 1:1 oranlı PP/PP-PE bileşimi ile elde edilmiştir. 149 gr/m²'lik kumaşı için elde edilen maksimum temas açısı PP-PE kopolimeri ile 150° olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Süperhidrofob, Polipropilen, Polietilen, Polipropilen-Polietilen Kopolimer, Siklik Olefin Kopolimer, Polyester kumaş.

Abstract:
Superhydrophobic fabrics that allow water contact angles higher than 150º have a big potential to be applied in many areas such as non-wetting military and civilian topcoats in the rain, filtration membranes, anti-corrosion in metal sheet storage, military drapes, medical gowns in hospitals, firefighting clothing, functional sportswear and anti-corrosion tarpaulins. In addition, it can reduce the number of washing some textile products due to its self-cleaning performance.
In this thesis, two different 100% polyester fabrics which has 79 g/m² and 149 g/m² weight types were coated by using solutions of polypropylene, polyethylene, polypropylene-polyethylene copolymer and cyclic-olefin copolymer. Xylene was used to dissolve different amounts of polymers, then different amounts of MEK and cyclohexanone by ratio of 1:1 as a non-solvent couple and fabrics were dipped before clouding point and finally coated fabrics characterized. The fabrics were stretched with a frame and then dipped at a constant speed, removed and dried. In the coating process different temperatures (between 40-120 ° C depend on the polymer type) and solvent/non-solvent ratios (between 10:90-40:60) were applied. In addition, the effects of PP/PP-PE and PP/COC polymer mixtures were investigated on water contact angle. It has been found that There are different optimum coating temperatures for each polymer coating material. It was concluded that the type of polymer used during the studies significantly affected the contact angle measured on the fabric surface after coating. The optimum coating concentration of the solution was determined as 30 mg/ml, but the optimum coating temperature was different for each polymer: these are 63 °C for the PP-PE copolymer; 90 °C for PP polymer; 60 °C for cyclic-olefin copolymer; and 72 °C for PE polymer. In addition, It is 90 °C for 1:1 ratio PP-PE/PP solution and COC/PP solutions. The highest contact angles were obtained with a PP polymer of 152 ° ± 2 and a PP/PP-PE composition in a ratio of 1:1 for the fabric of 79 g/m². The maximum contact angle for the 149 g/m² fabric was 150 ° with the PP-PE copolymer solition.

Keywords: Superhydrophobic, Polypropylene, Polyethylene, Polypropylene-Polyethylene Copolymer, Cyclic Olefin Copolymer, Polyester fabric.