UV ışınlarıyla kuruyabilen buğulanmayan kaplamaların hazırlanması ve performans özelliklerinin incelenmesi
Preparations and performance characteristics of UV curable anti-fogging transparent coatings
Yazar: SEDA KARABULUT
Danışman: PROF. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Günümüzde optik özelliği iyi olan birçok malzemenin görüntü özelliklerini kaybetmesi ciddi sorunlara neden olmaktadır. Otomobil camı, kask, vizör ve tıbbi alanda kullanılan birçok malzemede bu sorunla karşılaşılmaktadır. Görüntü özelliklerinin kaybedilmesinde, sık karşılaşılan durumlardan biri buğudur. Buğu maddenin bulunduğu ortamın enerjisinin yüksek, maddenin kendisinin yüzey serbest enerjisinin düşük olduğu zamanlarda oluşmaktadır. Buğu oluşumunun optik malzemelerde ciddi sorunlar oluşturabildiği bilinmektedir. Bu çalışmada, buna çözüm olarak hidrofilik özellikte, ışık geçirgenliği iyi, düşük viskoziteye sahip ticari poli eter akrilat oligomerleri temel bileşen olarak, çapraz bağlanmayı sağlaması amacıyla HEMA ve PEGDA, hidrofilik bir yapı geliştirilmesi amacıyla SPA tuzu kullanılmış ve UV ile kuruyabilen yeni bir kaplama formülasyonu geliştirilmiştir. Hazırlanan formülasyonlar polikarbonat plakalara kaplanarak, UV ışınları ile sertleştirilmiştir. Ayrıca formülasyonlar Teflon® kalıplara dökülerek serbest filmler hazırlanmıştır. Buğulanmama özelliğinin incelenmesinde hazırlanan test plakaları kullanılmıştır. Bu amaçla, hazırlanan test plakaları ile temas açısı ölçülmüş ve test plakalarına ayrıca buğu testi yapılmıştır. Yapılan bu testler yüzeyin iyi bir hidrofiliteye sahip olduğunu göstermiştir. Hidrofilik özellikteki kaplama malzemelerinin ışık geçirgenliğini ölçmek için UV spektrofotometre cihazı ile görünür bölgedeki 300- 600 nm dalga boyu aralığındaki ışınlar kaplama formülasyona sahip yüzeylerden geçirilerek, kaplamanın hala mükemmel bir ışık geçirgenliğine sahip olduğu görülmüştür. Buğu testi sonuçlarına bakılarak %5- %7- %10 SPA içeriğine sahip kaplama formülasyonlarının amacımıza çok uygun olduğu gözlemlenmiştir.
Hazırlanan kaplanmış plakalara ayrıca; çizilme (pencil hardness), yapışma (cross-cut), ovma ve kimyasallara karşı dayanım testleri yapılmıştır. Serbest filmlerin yapısı, taramalı elektron miksoskobu (SEM) ile incelenmiş, ayrıca serbest filmlere şişme ve termal gravimetrik analiz (TGA) testleri yapılmıştır.

Abstract:
Today, the loss of visual properties of materials with good optical properties may cause serious problems. This problem is encountered in automobile glass, helmets, visors and many materials used in the medical field. One of the common occurrences of loss of visual properties is fog. Fog occurs when the energy of the environment in which the material is present is high and the surface free energy of the substance itself is low. It is well-known that fog formation can cause severe problems in optical materials. In this study, as a solution to this, commercial polyether acrylate oligomers with hydrophilic properties, good light transmission and low viscosity were used as the main component, HEMA and PEGDA to ensure cross-linking, SPA salt to develop a hydrophilic structure and a new coating formulation that can dry with UV was developed. The formulations prepared were covered with polycarbonate plates and hardened with UV rays. Moreover, free films were prepared by pouring the formulations into Teflon® molds. Test plates prepared were used to examine the non-fogging feature. For this purpose, the contact angle was measured on the prepared test plates and a fog test was also applied to the test plates. These tests have shown that the surface has excellent hydrophilicity. To measure the light transmittance of hydrophilic coating materials, it was observed that the coating still has excellent light transmittance by passing the rays in the wavelength range of 300 - 600 nm in the visible region with the UV spectrophotometer device through the surfaces with the coating formulation. Based on the fogging test results, it has been observed that coating formulations with 5% - 7% - 10% SPA content are very suitable for our purpose.
In addition to the prepared coated plates; scratch (pencil hardness), adhesion (cross-cut), scrubbing and chemical resistance tests were performed. The structure of free films was examined by scanning electron microscopy (SEM), and swelling and thermal gravimetric analysis (TGA) tests were performed on free films.