UV ışınlarıyla sertleşebilen süper dallanmış poliester esaslı akrilatların sentezi ve uygulamaları
Synhtesis and characterization of UV-curable superbranched polyester polyol based acrylates
Yazar: VOLKAN DİNDAR
Danışman: PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sol-jel yöntemi, organik- inorganik hibrit esaslı kaplama malzemelerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Organik-inorganik hibrit malzemeler, hem organik polimerlerin; esneklik, darbe direnci gibi avantajlarını, hem de inorganik materyallerin; yüksek mekanik dayanıklılık, kimyasal direnç, termal kararlılık, optik özellikleri gibi davranışları bir arada bulundurmaktadır.Sol-jel yöntemiyle hazırlanan hibrit kompozisyonlar UV ışınları ile sertleştirilmesiyle elde edilen kaplamalar, düşük maliyete, çok hızlı sertleşmeye, düşük viskoziteye ve uzun raf ömrüne sahiptir. Sonuç olarak, süper yapışkanlığa, sertliğe ve mükemmel mekanik, kimyasal özelliğe sahip, çevreye karsı duyarlı kaplama malzemeleri elde edilir.Hiperdallanmış poliesterler (poliester akrilatlar, üretan akrilatlar) UV ışınları ile sertleşebilen kompozisyonlar grniş bir uygulama alanı buluyor. Bugün, makromolekül mimarisi arzulanan özellikte polimerler elde etmede önemli bir araç oldukça, kaplama özelliklerinin geliştirmenin yeni yolu makromolekül mimarisini değiştirmekten geçiyor. Polimer zincirinde büyük ölçüde dallanmış ünitelerle tanışmak polimerin viskozite ve çözünürlük gibi fiziksel özelliklerini ciddi ölçüde geliştiriyor. Benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ve çeşitli alanlarda potansiyel uygulamalarıyla hiperdallanmış poliesterler üzerindeki ilgi hızlıca büyüyor.Bu çalışmanın amacı akrilat bazlı UV ışınları ile sertleşebilir hiperdallanmış poliester polioller sentezlemek ve Plexiglass® yüzey üzerinde kaplama uygulamalarını araştırmaktır. Bu çalışmada akrilat sonlu hiperdallanmış poliesterler polikondenzasyon reaksiyonuna takiben sentezlendi. Öncelikle [2, 2 bis (4-ß-hidroksietoksi) fenil propan] (HEPA) bis fenol A ve etilen karbonatın reaksiyonuyla hazırlandı. Daha sonra birinci ve ikinci nesil hiperdallanmış poliesterler elde etmek için HEPA ile dimetilol propiyonik asit reaksiyona sokuldu. Son aşamada UV ışınları ile sertleşebilir akrilik hiperdallanmış poliesterler akrilio klorür ile hiperdallanmış poliesterler reaksiyonuyla hazırlandı.UV sertleşebilir akrilik hiperdallanmış poliester, ticari reçineler, fotobaşlatıcı, sol-gel ve reaktif seyrelticilerden hazırlanan farklı kaplama formülasyonları plexiglass® yüzeye uygulandı. Sonrasında UV ışınlarına maruz bırakıldı. Kaplamanın termal özellikleri TGA ile analiz edildi. GPS ile moleküler ağırlığı belirlendi. H1 NMR ve FT-IR spektroskopik metodlarla UV sertleşebilir bilşemin yapısal karekterizasyonu belirlendi. Bunun yanında fiziksel (sertlik, parlaı-klık ve yapışma) ve mekaniksel özellikleri araştırıldı.

Abstract:
Sol-gel technique is a widely used method for the preparation of organic-inorganic hybrid based coating materials. Organic-inorganic hybrid materials combine the advantages of either elasticisity, impact resistance of the organic polymers or 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 expenses, very fast curing qualities, low viscosity and long time of duration. As a conclusion, coating materials that have super adhesive, hardness and marvelous mechanical, chemical properties, and which are sensitive to the environment, are formed.Hyperbranched polymers (acrylated polyester, polyurethane etc.) have attracted for UV curing applications. Today, a novel way of modifying the coating properties is by changing the macromolecular architecture, as the architecture of macromolecules is an important tool to obtain polymers with desired properties. Introduction of large amount of branching units into a polymer chain dramatically enhance its physical properties such as viscosity and solubility. Because of unique physical and chemical properties and potential applications in various field, interest in hyperbranched polysters is growing rapidly.The objective of this study is to synthesis a new UV-Curable Hyperbranched Polyester Polyol Based Acrylates and to investigate their coating applications on Plexiglass® substrate. In this study, several hyperbranched polyester with acrylate end group were synthesized by polycondensation reaction as follows. Firstly, [2, 2 bis (4-ß-hydroxyethoxy) phenyl propane] (HEPA) was prepared by the rections of bisphenol A and ethylene carbonate. After, HEPA was reacted with dimethylol propionic acid to obtain first and second generation hyperbranched polyester polyols. Finally, UV curable acrylic hyperbranched polyesters were prepared from reacted between acryloyl chloride and the hyperbranched polyester polyol. H1 NMR and FT-IR spectroscopy methods determined the structural characterizations of the UV-curable compounds.Different coating formulations that were prepared from UV curable acrylic hyperbranched polyesters, commercial resins, photoinitator, sol-gel and reactive diluent and were applied on Plexiglass® substrate. Then cured under UV irradiation. Thermal properties of the coatings were analyzed by TGA and DSC instruments. Molecular weight of hyperbranch polyester is determined with GPS. Besides that the physical (hardness, gloss, adhesion) and mechanical properties of the materials were investigated.