B/P/N içeren yanma geciktirici katkıların sentezi ve UV ışınları ile sertleşen hibrit kaplama uygulamaları
Synthesis of B/P/N containing flame retardant additives and UV curable hybrid coating applications
Yazar: MELİKE OCAKOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Sanayide günümüzde alev geciktirici özellikte pek çok farklı yapıda kimyasal malzemeler bulunmaktadır. Polimerik malzemeler için alev geciktiricilik, hem akademik hem de endüstriyel alanda incelenen önemli konuların başında gelmektedir. Alev geciktiriciler, maddelerin yanabilirlik özelliklerini düşürerek tutuşmayı geciktirmektedir. Alev geciktiricilik (FR, flame retardancy) sayesinde polimer malzemelerin yangına karşı dayanıklı hale getirilmesi mümkün olabilir. Günümüzde brom, klor, fosfor, azot, alüminyum, antimon, bor gibi kimyasallar yanma geciktirici katkıların sentezinde kullanılmaktadır.
Bu çalışmanın amacı; bor, azot ve fosforu aynı yapıda kullanarak yanma geciktirici katkının sentezlenmesi ve sentezlenen bu katkının UV ışınları ile kürleşebilen bir sistemde kullanılarak performans incelemelerinin yapılmasıdır. Bu amaçla; ilk aşamada trietanolamin ve borik asit reaksiyonu ile borat esteri (trietanolamin borat / TEAB) sentezlendi. İkinci aşamada; sentezlenen borat esteri ile polifosforik asitin reaksiyonu sonucu borat esterinin polifosfat tuzu (TEAB-PPA) sentezlendi. Sentezlenen yanma geciktirici katkının kimyasal yapısı fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi ve nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi teknikleriyle incelendi. Hazırlanan katkı; farklı oranlarda kullanılarak 4 seri halinde filmler hazırlandı. Filmler, UV ile kürleştirildi. Hazırlanan filmlerin kimyasal yapıları FT-IR spektroskopisi ile incelendi. Filmlerin termal özellikleri Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) ile incelendi. Yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ile, hidrofilik özellikleri temas açısı ölçümleri ile belirlendi. Ayrıca mekanik özellikleri, LOI değerleri; % jel içerikleri ve su absorblama kapasiteleri incelendi.
Elde edilen sonuçlar incelendiğinde; sentezlenen katkıda bor, azot ve fosforun aynı yapıda kullanılmasıyla katkının yanmazlık özelliğini arttırdığı görüldü.

Abstract:
There are many different chemical materials that have flame retardant properties. Flame retardant is one of the major issue discussed in the both academic and industrial field for polymeric materials. Flame retardants, delaying the ignition reducing flammability properties of the materials. Through flame retardancy, it is possible to prevent disaster situations by making fire-resistant material. Nowadays bromine, chlorine, phosphorus, nitrogen, aluminum, boron and antimony are used in the synthesis of flame retardant additives.
The aim of this study is to synthesize of flame retardant additive by using boron, phosphorus, nitrogen and to investigate this additive's performance in the UV curable system. Therefore, in the first stage; borat ester (triethanolamine borate / TEAB) was synthesized by the reaction of boric acid and triethanolamine. In the second stage;  phosphate salt of borate ester (TEAB-PPA) was synthesized by the reaction of borate ester (TEAB) which synthesized in the first stage and polyphosphoric acid. Flame retardant additive's chemical structure was investigated by Fourier Transform Infrared (FT-IR)  Spectroscopy and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy. Four different formulations for films were prepared with different ratio additives and the films were cured with UV. The chemical structures of the prepared films were analyzed by FT-IR spectroscopy. Thermal properties of the films were evaluated by  Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimeter (DSC). Surface morphologies of the films were investigated by a Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS) and hydrophilic properties were determined by contact angle measurements. Also their mechanical properties, water absorption capacities, % gel contents and LOI test results were examined. When the obtained results are evaluated, boron, nitrogen and phosphorus increased the flame retardancy property of the synthesized additive.