Akrilik kalınlaştırıcı monomer kompozisyonunun su bazlı boya performansı ve reolojisi üzerine etkisi
Effect of acrylic thickening monomer composition on water-based paint performance and reology
Yazar: FİDAN BAL
Danışman: PROF. DR. ERHAN DEMİRBAŞ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada su bazlı boyalarda katkı malzemesi olarak kullanılan alkali çözünebilir emülsiyon (ASE) akrilik kalınlaştırıcının sentezi, karakterizasyonu ve ASE tipi kalınlaştırıcının su bazlı boyalarda performansı ve reolojisi üzerine olan etkileri incelenmiştir. Alkali çözünür emulsiyon sentezinde farklı monomerler ve kullanım oranları denenerek sentez çalışmaları yürütülmüştür. ASE tipik olarak metakrilik asit (MAA) ve etil akrilat (EA) kopolimerinden oluşur. Bu çalışmada etil akrilata alternatif olarak Butil Akrilat (BA) ve 2 Etil Heksil Akrilat (EHA) monomerleri kullanılarak farklı kombinasyonlarda ASE tipi kalınlaştırıcı sentezlendi ve sentezlenen alkali çözünebilir emulsiyonların karakterizasyonlar yapıldı. Karakterizasyonda FT-IR, emülsiyonların boyut dağılımlarını belirlemek için DLS analizi, Tg ve ısıl bozulma davranışını belirlemek için DSC analizi, molekül ağırlığı ve derecesi için GPC kullanılmıştır. Beyaz iç ve dış cephe emülsiyon boyalarda sentezlenmiş ASE kalınlaştırıcı varlığında viskozite ve reoloji davranışını belirlemek için reometre kullanılmıştır. Reoloji davranışı uygun bulunan boyalarla yapılan uygulamalarda yayılma, örtücülük, parlaklık ve beyazlıkları özellikleri incelendi, kalınlaştırıcı tiplerin boya uygulamaları üzerinde performansıda değerlendirilmiştir. Sonuç olarak EA:MAA (60:40) olan çalışma yüksek kayma hızında uygun viskozite profili göstermesinin yanında uygulama performansı ve reoloji değerleri benzerlerinden daha iyi bulunmuştur. BA:MAA ile EHA:MAA (60:40) çalışmalarında düşük kayma hızı ve boya uygulama performansıyla birlikte yüksek viskozite değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir.   50:50 ve 60:40 karışım oranlarında istenilen viskozite değerlerine ulaşılamamıştır. EA, BA ve EHA monomerlerinin MAA ile yapılan kombinasyonlarında MAA kullanım oranı 60 olduğunda reaksiyon çok hızlı yürüdüğünden çalışılan oran ürünün performansına olumlu etki göstermemiştir.

Abstract:
In this study, the synthesis and characterization of acrylic thickener, which is an alkali soluble emulsion (ASE) used as an additive in water-based paints and the effects of the ASE type thickener on the performance and rheology of water-based paints were investigated. Synthesis studies have been carried out by testing different monomers and usage rates in alkali soluble emulsion synthesis. ASE typically consists of methacrylic acid (MAA) and ethyl acrylate (EA) copolymer. In this study, ASE type thickener was synthesized in different combinations using Butyl Acrylate (BA) and 2 Ethyl Hexyl Acrylate (EHA) monomers as an alternative to ethyl acrylate and characterization of the synthesized alkali soluble emulsions was made. In characterization, FT-IR was used, DLS analysis to determine the size distribution of emulsions, Tg and DSC analysis to determine thermal degradation behavior, GPC for molecular weight and degree. Rheometry was used to determine the viscosity and rheology behavior in the presence of ASE thickener synthesized in white interior and exterior emulsion paints. The properties of spreading, hiding, gloss and whiteness were examined in applications with paints whose rheology behavior was found suitable, and the performance of thickener types on paint applications was evaluated. As a result, the study with EA: MAA (60:40) showed the appropriate viscosity profile at high shear rate, and the application performance and rheology values were found better than the similar ones. In BA: MAA and EHA: MAA (60:40) studies, it was observed that it has high viscosity values with low sliding speed and paint application performance. The desired viscosity values could not be achieved at the mixing ratios of 50:50 and 60:40. In combinations of EA, BA and EHA monomers with MAA, when the rate of MAA usage is 60, the reaction is very fast, so the rate studied did not have a positive effect on the performance of the product.