Poliüretan/silika nanokompozitler ve kaplama performanslarının incelenmesi
Polyurethane/silica nanocomposites and the investigation of their coating materials
Yazar: OĞUZ TÜRÜNÇ
Danışman: DOÇ. DR. NİLHAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Kaplama = Coating ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Poliüretan = Polyurethane ; Silikat = Silicate

Özet:
Bu çalısma izosiyanat içermeyen bir sentez yöntemi kullanarak silika nanopartiküllerledesteklenmis bir poliüretan kaplama malzemesi gelistirmeyi amaçlamıstır. Böylece dahagüvenli ve çevreye dost hem de daha sağlam bir malzeme elde edilmistir.Bu amaçla ilk olarak silika nanopartikül sentezlenmistir. Sentez yöntemi olarak StöberProsesi, olarak bilinen bir yöntem kullanılmıstır. Stöber Prosesi; çesitli alkoksi silanlarınamonyak katalizörlüğünde birbirini takiben hidroliz ve kondensasyonu sonucu düsüksıcaklıklarda bile istenen büyüklükte hidrofilik silika kürecikler sentezlememizi mümkünkılmaktadır.Bu partiküllerin karakterizasyonu yapıldıktan sonra, gerçek bir hibrit malzemeolusturmak yani organik faz ile inorganik faz arasında bir kovalent bağ olusturmak amacıylabu silika partiküllerin yüzeyi, yüzeyde bulunan silanol gruplarından faydalanılarak, uygunsekilde modifiye edilmistir.Diğer taraftan temel kaplama malzemesi olarak kullanılmak üzere bir islenmis bitkiselkaynaklı yağ olan epokside soya yağı ve bir sentetik epoksi reçinesi olan polipropilenglikoldiglisidileter reçineleri karbonatlanmıs ve infrared ve nükleer magnetik rezonansspektroskopileri ile karakterize edilmislerdir.Sonraki asamada; uygun sekilde modifiye edilen silika ve karbonat reçineleri çesitlikompozisyonlarda bir alifatik diamin bilesiği ile sertlestirilerek alüminyum yüzeylerekaplanmıstır. Yalnız soya yağı ve soya yağı ile polipropilenglikol diglisidileterin 1:1karısımını ve de %0, 0.5, 1, 2 ve 4 oranında modifiye silikat içeren 10 ayrı formülasyonhazırlanmıstır.Son olarak yukarıda bahsedilen formülasyonlara sahip kaplanmıs levhalar ve aynıformülasyonlardan elde edilen serbest filmler, ASTM ve DIN normlarına uygun olarak termalve mekanik olarak test edilmislerdir.

Abstract:
This study was aimed to develop a silica nano-particle supported polyurethane coatingmaterial using a non-isocyanate synthesis method. Therefore, not only more reliable andenvironmental friendly, but also a stronger material has been achieved.For this reason, firstly, silica nanoparticle was synthesized. For synthesis method aprocess known as Stöber Process was used. Stöber process makes us prepare hydrophilicsilica spheres within desired size range even at low temperatures by subsequent hydrolysisand condensation of various alcoxy silanes, which is catalyzed by ammonia.After the characterization of the particles synthesized, to make a covalent bondbetween organic and inorganic phases namely a real hybrid material the surface of theparticles was modified properly through the silanol groups present at the surface.On the other side, an epoxy modified vegetable-originated oil, epoxidized soybean oil,and a synthetic epoxy resin, polypropylene glycol diglycidylether, were carbonated to be usedas a base coating material and then characterized with infrared and nuclear magneticresonance spectroscopy.In the next step, properly modified silicate particles and carbonate resins were mixedin different compositions. After addition an aliphatic diamine compound and applied on pretreatedaluminum plates and film moulds, the formulations were left to cure. The formulationsconsists of soy bean oil alone or its 1:1 mixture with polypropylene glycol and 0, 0.5, 1, 2,and 4% of modified silicate in each, giving totally 10 different composition.Finally, the coated plates with above mentioned formulations and the free films, whichwere made from the same formulations, are tested both thermally and mechanically accordingto the relevant ASTM and DIN norms.