Sülfolanmış alkid reçinelerinin suda çözünürlük özellikleri ve akrilik hibrid emülsiyonlarının sentezine etkisi
Water solubility properties of sulfolated alkid resins and effects on the synthesis of acrylic hybrid emulsions
Yazar: MUKADDES AYDIN
Danışman: PROF. DR. HAYAL BÜLBÜL SÖNMEZ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Alkit reçinesi = Alkyd resin ; Uçucu organik bileşikler = Volatile organic compound

Özet:
Bu çalışmada, konjuge ayçiçek yağ asidi ve 5-Sulfoizoftalik asit monosodyum tuzu kullanılarak ana zincir yapısında sülfonat grupları olan suda çözünebilme yeteneğine sahip alkidler hazırlanmıştır. Sülfonatlı alkid reçinesi konjuge ayçiçeği yağ asidi, ftalik anhidrit, penta, maleik anhidrit monomerleri kullanılarak iki kademeli esterifikasyon reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Alkid reçinelerinin sentezinde reaksiyon denge hesaplamaları ile jelleşme önlenmeye ve etkin bir esterifikasyon reaksiyonu oluşturulmaya çalışılmıştır. Jelleşmenin önlenmesi için formülasyon hesaplamalarında "K alkid sabit sistemi" kullanıldı ve sentezlenen alkidlerin K sabiti "1.02 ila 1.03" aralığında ve bazik eşdeğerlerin fazlası (R) oranı "1.28-1.31" olacak şekilde çalışmalar yürütüldü. Birinci adımda hidrofilik özelliklere sahip sülfolanmış prepolimerler üç farklı tipte fonksiyonlandırıldı, ikinci adımda bu prepolimerlerle kontrollü şekilde esterifikasyon reaksiyonu gerçekleştirilerek altı farklı alkid sentezlendi. Alkid sentezinde hazırlanan prepolimerlerin ve sülfonat grubu konsantrasyonunun,  reaksiyon dengesine ve reçinelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi incelendi. Seçilen alkid reçineler daha sonra akrilik modifiye su bazlı alkid reçinelerinin hazırlanmasında kullanılmış ve hibrid reçinelerin de depolama kararlılıkları incelenmiştir. Reçinelerin yapısal analizi, Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FTIR) yöntemi ile, termal özellikleri termo gravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile, fiziksel özellikleri, renk ölçüm testi, yapışma testi, sertlik testi, kuruma testi, parlaklık testleri ile, kimyasal özellikleri ise asit, baz ve tuz dayanım testi, ve hidrolitik stabilitelerinde depolama testi ile incelenmiştir. Sonuçlar sülfonat tuzlarının alkidin ana yapısına homojen şekilde katıldığı takdirde suda çözünürlüğü için başarılı sonuçlar verdiğini ortaya koymaktadır. Çalışmada yağ asitleri ile modifiye edilmiş hidrofobik prepolimerler kullanılarak, suda çözünebilir alkid reçinesi geliştirilmiş ve akrilik modifikasyonunda kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
In this study, water-soluble alkyds with sulfonate groups in the main chain structure were prepared by using conjugated sunflower and 5-Sulfoisophthalic acid monosodium salt. Sulfonated alkyd resins were prepared in two step esterification reaction by using conjugated sunflower fatty acid, phthalic anhydride, penta, maleic anhydride monomers. While the synthesis of alkyd resins, in order to create an effective esterification reaction and to prevent gelation, reaction equilibrium calculations were used. In order to prevent gelation, "K alkyd stationary system" was used in the formulation calculations. Studies were carried out with alkyd formulations in which the alkyd constant K was in the range of "1.02 to 1.03" and the excess (R) ratio of the basic equivalents was "1.29-1.31". In the first step, the sulfonated prepolymers having hydrophilic properties were functionalized in three different types, in the second step, six different alkyds were synthesized by performing a controlled esterification reaction with these prepolymers. The effect of prepolymers and sulfonate group concentration on alkyd synthesis and reaction stability and physical and chemical properties of resins were investigated. The selected alkyd resins were then used in the preparation of acrylic modified water based alkyd resins and the storage stability of the hybrid resins was examined. Structural analysis of the resins  was conducted by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and thermal properties were examined by thermo gravimetric analysis (TGA). In order to investigate physical properties; color measurement test, adhesion test, hardness test, drying test, and gloss tests were done. Chemical properties were investigated by acid, base and salt strength test, and storage test was conducted to see their hydrolytic stability. The results show that sulfonate salts give successful results for water solubility when taltir is homogeneously incorporated into the main structure of the alkyd. In this study, water soluble alkyd resin has been developed with hydrophobic prepolymers modified with fatty acids and it can be used in acrylic modification.