Uv ışınları ile sertleşebilen aşınma ve yanma dayanımlı, nanokompozit kaplamaların hazırlanması ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi
Preparation of UV-curable, abrasion and flame resistant nanocomposite coatings and investigation of their antimicrobial properties
Yazar: RAİFE DENİZ TOKER
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Kaplama = Coating ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Gümüş, bakteri ve mantar oluşumunu önleyen ve varsa öldüren bir antimikrobiyal metaldir. Nano-seviyede gümüş veya gümüş tuzu içeren nanopartiküller, mikropartiküllere göre daha geniş yüzey alanı sunması nedeniyle, bakteri ve virüslerle daha hızlı etkileşir ve reaksiyon verir. Organik-inorganik hibrit kaplamalar ile aşınma direnci kazanmış, sert, parlak, buğulanmayan ve geç tutuşan kaplamalar üretilebilmektedir. Kaplamaya antimikrobiyal özellik kazandırılmasının hijyen gerektiren alanlarda önemli bir uygulama potansiyeli vardır.Bu çalışmanın amacı, UV-kürleşebilen aşınmaya ve aleve dirençli, antimikrobiyal nanokompozit kaplamaların hazırlanmasıdır. Bu nedenle, ilk aşamada; diklorometil fosfinoksit ve p-bromo floro benzen den çıkılarak bis(4-florofenil) metilfosfinoksit elde edilmiştir. Ardından bir dizi aşamalı reaksiyondan sonra trimetoksisilan sonlu bis[(4-ß-hidroksietoksi) fenil] metil fosfin oksit üretan sentezi gerçekleştirilmiştir ve belirli oranlarda metakriloiloksi propil trimetoksilan (MPTMS) eklenerek sol-jel tekniğinin kullanıldığı karışım hazırlanmıştır. İkinci aşamada; IPDI , HEMA , PPG 400' den çıkılarak üretan akrilat bazlı oligomer sentezlenip, üçüncü aşamada; AgNO3 kullanılarak gümüş nanopartikül sentezlenmiştir. Çeşitli sol-jel miktarına sahip hibrit kaplama formülasyonları polikarbonat plakalara kaplanarak, UV ışınları ile sertleştirildi. Ayrıca formülasyonlar Teflon® kalıplara dökülerek serbest filmler hazırlandı. Gümüşün kaplamaya antimikrobiyal özellik katıp katmadığının incelenmesi için nanoboyutlu Ag içeren nanokompozit kaplamalar hazırlandı. Kaplamaların termal ve mekanik özellikleri belirlendi. Malzemelerin aşınma dirençleri, sertlik, parlaklık ve yapışma testleri yapılmıştır. Ag nanopartiküllerin boyutlarının belirlenmesi için SEM ve AFM incelemeleri yapılmıştır. Hazırlanan kaplamalar üzerinde Gram-positive Staphylococcus aureus ve Gram-negative Escherichia coli bakterilerinin çoğalmasının incelenmesi gerçekleştirildi.

Abstract:
Silver is an antimicrobial metal which prevents the formation of bacteria and fungi and which kills if some exists. Nano-sized silver or silver salts containing nanoparticles, due to their larger surface area compared to microparticles, interact with bacteria and viruses more quickly and give reaction. With organic-inorganic hybrid coatings; abrasion resistant, hard, shiny, anti-fog and flame retardant coatings can be produced. Coatings with antimicrobial properties have an important application potential in areas that require hygiene.The aim of this study was to prepare UV-curable abrasion and flame resistant nanocomposite coatings having antimicrobial properties. Therefore, in the first stage; bis (4-methylphenyl) methylphosphine oxide was obtained from the reaction of dichlorophosphine oxide and p-bromofluorobenzene. Then, after a series of progressive reactions, synthesis of trimethoxysilane end-capped bis[(4- ß-hydroxyethoxy)phenyl] methyl phosphine oxide urethane was performed and by adding spesific ratios of methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), a mixture was prepared where sol-gel technique was used. In the second stage, urethane acrylate based oligomers from IPDI, HEMA and PPG400 were synthesized and in the third stage, silver nanoparticles were synthesized by using AgNO3. The hybrid coating formulations with various sol-gel content were applied on to Polycarbonate panels and were hardened by UV irradiation. In addition, the free films were prepared by pouring the formulations into a Teflon® mold. To investigate the antimicrobial effect of Ag on the coating, nano-sized Ag containing nanocomposite coatings were prepared. Thermal and mechanical properties of the coatings were determined. Abrasion, hardness, gloss, and adhesion tests of the materials were performed. SEM and AFM investigation were made for determining the size of the Ag nanoparticles. The growth of Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli bacteria on the prepared plates was examined.