Poliüretan akrilat/ SiO2 nanokompozit kaplama malzemelerinin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development and applications of polyurethane acrylate/SiO2 nanocomposite coating materials
Yazar: ELİF İHSANOĞLU
Danışman: PROF. DR. SEVİM KARATAŞ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
UV ışınları ile sertleştirilebilen polimer malzemeler, daha ekonomik oluşu ve diğer
yöntemlere kıyasla daha az enerji tüketimi gibi avantajları sayesinde çevre dostu bir 
yöntem olarak öne çıkmakta ve birçok farklı alanda kullanılmaktadır. Sol-jel yöntemi 
organik ve inorganik özellikteki malzemelerin farklı avantajlarını birleştirerek hibrit 
malzemelerin sentezlenmesinde kullanılmaktadır. Floropolimerler termal stabilite, 
kimyasal reaktif direnci, su ve yağ iticiliği ve düşük optik kırılma gibi birçok özelliğe 
sahiptir. 
Bu tez çalışması 4 aşamada gerçekleştirildi ve flor esaslı poliüretan akrilat/SiO2
nanokompozit kaplama malzemeleri hazırlandı. İlk aşamada Puranol G305 ve MDI 50
nin tepkimesiyle izosiyanat sonlu üretan oligomeri (UO-NCO) sentezlendi ve sonra 2-
Hidroksietil metakrilat (HEMA) ile reaksiyonu sonucunda UV ışınları ile sertleşebilen 
üretan akrilat oligomeri (UA) elde edildi. İkinci aşamada, oktofloro adipik asit ile 1,2-
epoksi siklohekzan'ın epoksi açılma reaksiyonu ile hidroksi sonlu florlu ester monomeri 
(FE-OH) sentezlendi. Daha sonra izoforondiizosiyanat (IPDI) ile tepkimesi sonucunda
izosiyanat sonlu florlu üretan oligomeri (F-NCO) elde edildi ve daha sonra HEMA ile
akrillenerek UV ışınları ile sertleşebilen florlu üretan akrilat oligomeri (F-UA)
sentezlendi. Üçüncü aşamada ise APTES ve IPDI reaksiyona sokularak bir sol-jel ajanı
(APTES-Si) sentezlendi ve viniltrimetoksisilan'la birlikte kullanılarak sol-jel solüsyonu
hazırlandı. Dördüncü aşamada ise elde edilen üretan akrilat oligomerine (UA), foto 
başlatıcılar ve çeşitli reaktif seyrelticiler eklenmesiyle Base formülasyonu (B) hazırlandı 
ve ağırlıkça 15% ve 30% oranlarında F-UA ve sol-jel solüsyonu ilave edilerek bir seri
kaplama formülasyonları hazırlanıp UV ışınları ile sertleştirilerek hibrit malzemeler elde 
edildi. Sentezlenen monomer ve oligomerlerin kimyasal yapıları FT-IR, 19F-NMR ve 1HNMR ile aydınlatıldı. Hazırlanan nanokompozit kaplama malzemelerinin kimyasal 
dayanımları, termal, mekanik ve morfolojik özellikleri incelendi.

Abstract:
UV-curable polymer materials are increasingly being used in various fields due to their 
cost-effectiveness and low energy consumption compared to other methods, making them 
an environmentally friendly option. The sol-gel method is used to synthesize hybrid
materials by combining the different advantages of organic and inorganic materials. On 
the other hand, fluoropolymers possess many desirable properties such as thermal 
stability, chemical reactivity resistance, water and oil repellency, and low optical 
refraction. 
This thesis work was conducted in four stages to prepare fluorine-based polyurethane 
acrylate/SiO2 nanocomposite coating materials. In the first stage, an isocyanateterminated urethane oligomer (UO-NCO) was synthesized by reacting Puranol G305 and 
MDI 50, followed by the reaction with 2-Hydroxyethyl methacrylate (HEMA) to obtain 
a UV-curable urethane acrylate oligomer (UA). In the second stage, a hydroxylterminated fluorinated ester monomer (FE-OH) was synthesized by the epoxide ringopening reaction of octafluoroadipic acid with 1,2-epoxycyclohexane. Subsequently, an 
isocyanate-terminated fluorinated urethane oligomer (F-NCO) was obtained by reacting 
it with isophorone diisocyanate (IPDI), which was then acrylated with HEMA to 
synthesize a UV-curable fluorinated urethane acrylate oligomer (F-UA). In the third 
stage, an APTES-Si sol-gel agent was synthesized by reacting APTES and IPDI, and a 
sol-gel solution was prepared using vinyltrimethoxysilane. In the fourth stage, a base 
formulation (B) was prepared by adding photo initiators and various reactive diluents to 
the urethane acrylate oligomer (UA), and a series of coating formulations were prepared 
by adding F-UA and sol-gel solution at 15% and 30% by weight. All the coating 
formulations were cured by UV rays. The chemical structures of the synthesized 
monomer and oligomers were identified using FT-IR, 19F-NMR, and 1H-NMR. The 
chemical resistance, thermal, mechanical, and morphological properties of the prepared 
nanocomposite coating materials were examined.