Maleid imid modifiye reçinelerin sentezi ve kaplama uygulamaları
The synthesis of maleimide modified resins and their coating applications
Yazar: ZERRİN ALTINTAŞ
Danışman: PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR ; PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
N-sübstitüye maleid imidler ve türevleri, ana zincirdeki halkalı imid yapıları sayesinde rijid (sert) polimerlerin önemli bir sınıfını oluşturur. Ana zincirdeki halkalı imid yapıları, polimerlere üstün mekanik ve termal dayanıklılık sağlar. Son zamanlarda yüksek performanslı polimerik malzemelerin, elektronik, biyomalzeme ve diğer endüstriyel alanlardaki geniş kullanım yelpazeleri sebebiyle önemli çalışmalara konu olmuştur.Sol-jel, organik-inorganik hibrit esaslı kaplama malzemelerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Organik-inorganik hibrit malzemeler, hem organik polimerlerin; esneklik, darbe direnci ve proses edilebilrlik gibi avantajlarını, hem de inorganik materyallerin; yüksek mekanik dayanıklılık, kimyasal direnç, termal kararlılık, optik özellikleri gibi avantajlarını birlestirir.UV ısınları ile sertleştirilebilen sistemlerin avantajları, düsük maliyet, çok hızlı kürleşmese, düsük viskozite ve uzun raf ömrüdür. Sonuç olarak, yapıması ve sertliği mükemmel, mekanik ve kimyasal dayanıma sahip, çevreye karşı duyarlı kaplama malzemeleri elde edilir.Bu çalışmada UV ışınları ile sertleştirilebilen bismaleidimid-epoksi hibrit kaplama malzemeleri hazırlanarak, polikarbonat yüzey özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır.P-amino benzoik asit ve maleik anhidritten çıkılarak N-karboksifenil maleid imid (CPMI) bileşiği sentezlenmiştir.Sentezlenen CPMI bileşiği ile sikloalifatik epoksi reçinesi reaksiyona tabi tutularak UV ile şertleştirilebilen oligomer elde edilmiştir.Tetraetoksi silan (TEOS) ve 3-metakriloksi propil trimetoksisilan (MPTMS) uygun koşullar altında hidroliz edilerek farklı oranlarda sol-jel karışımları hazırlanmıştır.Elde edilen maleid imid esaslı reçine ve sol-jel karışımından çeşitli komposizyonlarda kaplama formulasyonları hazırlanarak, polikarbonat üzerine kaplanmış ve UV ışınları ile sertleştirilmiştir. Ayrıca serbest filmleri hazırlanmıştır. Kaplama malzemelerinin termal özellikleri ve morfolojik yapıları TGA ve SEM ile incelenmiştir. Bununla birlikte kaplama örneklerinin çizilme, aşınma, yapışma, sertlik ve parlaklık özelllikleri ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Gerçek zamanlı infrared spektroskopisi (RT-IR) ile fotopolimerizasyon kinetiği incelenmiştir.Sonuç olarak, UV ışınları ile sertleşebilen hibrit kaplamaların polikarbonatın yüzey özelliklerini iyileştirmesinin yanısıra ısıya karşı dayanımını da arttırdığı belirlenmiştir.

Abstract:
N- substituted maleimides and their derivatives can be classified as rigid polymers due to the imide rings in the back bone. The imide rings along the polymer backbone provide excellent mechanical and thermal stability. In recent years, high performance polymeric materials have been searched extensively due to their applications on electronic,biomaterial and other industrial fields.Sol-gel method is used widely for the preparation of coating materials based on organic-inorganic hybrid. Organic-inorganic hybrid materials are increasingly important due to their extraordianary properties, which combine the desirable properties of an inorganic component (heat resistance, retention of mechanical properties at high temperatures and low thermal expansion) and those of organic polymer (toughness, ductility and processability).UV-curable systems have some advantages such as low cost, fast curing speeds, low viscosity and long storage-life. As a result, environment-friendly coating materials are obtained with excellent mechanical, chemical resistance and good adhesion and hardness.In the present study, UV-curable bismaleimide-epoxide hybrid coating materials were prepared and coated on polycarbonate substrates in order to improve their surface properties.N-carboxyphenyl maleimide(CPMI) was synthesized by condensation reaction of p-amino benzoic acid and maleic anhydride.UV-curable maleimide based oligomer was prepared from CPMI and cycloaliphatic epoxy resin.Silica sol was prepared from TEOS and MAPTMS by sol-gel method.Coating formulations with different compositions were prepared from UV-curable maleimide based oligomer and sol-gel mixture. These formulations were applied on polycarbonate substrate and cured under UV irradiation. Also, the free films from the hybrid formulations were prepared.Thermal and morphological properties of these coatings materials were investigated using TGA , SEM . Hardness, adhesive, gloss, abrasion resistance properties of coating materials were also examined as well as their mechanical properties.The photopolymerization kinetics were investigated by using RT-IR.In conclusion, it is determined that the UV- curable organic-inorganic hybrid coatings improved sureface properties of polycarbonate as well as heat resistance.