Ultraviyole ışıkla kürlenebilen organik-inorganik hibrit malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of UV-curable organic-inorganic hybrid materials
Yazar: BORAN BERBEROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÇAKIR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada; organik-inorganik hibrit yapıya sahip ultraviyole ışıkla sertleşebilen malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışılmıştır. Ayrıca organik ve inorganik fazlar içeren nanokompozitler hazırlanarak karakterize edilmiştir. 
Çalışma öncelikle, tamamen organik yapıya sahip ultraviyole ile sertleşebilen reçinelerin sentezi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi ile başlamıştır. Bu kapsamda iki ve üç fonksiyonel üretan akrilat reçineleri sentezlenmiştir. Sentez reaksiyonları Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi ile doğrulanmıştır. Ardından, sentezlenen reçineler ile bazı ticari ultraviyole ile sertleşebilen reçine ve reaktif çözücüler kullanılarak farklı formülasyonlara sahip çekme testi numuneleri hazırlanmıştır. Numunelere yapılan çekme testi sonucunda çalışmada sentezlenen iki ve üç fonksiyonel üretan akrilat reçinelerinin önemli özellikler sergilediği gözlemlenmiştir.
İkinci aşamada; (3-aminopropil)trietoksisilan, 2-hidroksietilmetakrilat ve izosiyanat kullanılarak sentezi gerçekleştirilen organik-inorganik hibrit yapıya sahip reçineler ile üç fonksiyonel üretan akrilat reçinesi karıştırılarak üç nokta eğme ve sertlik testleri için numuneler hazırlanmıştır. Yapısındaki inorganik bileşen miktarı farklı olan üç farklı organik-inorganik hibrit reçine üç fonksiyonel üretan akrilat reçinesi içerisine ağırlıkça %10-20-30-40-50-60-70-80-90 oranlarında eklenmişlerdir. Elde edilen bu numuneler ve bu numunelerin bir hafta boyunca suda bekletilerek yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerine üç nokta eğme ve sertlik testleri uygulanmıştır. 
Tez çalışmasının üçüncü aşamasında ise; nano boyutta silika partiküller sentezlenmiştir. Sentezlenen silika partiküllerin yüzeyi 3-(trimetoksisilil)propil metakrilat ile modifiye edilmiştir. Sığır femur kemiğinden hidroksiapatit partikülleri elde edilmiştir ve nano boyutta zirkonyum partikülleri tedarik edilmiştir. Ardından bu dört çeşit inorganik partiküllerin takviye malzemesi, üç fonksiyonel üretan akrilat reçinesinin ise matris malzemesi olarak kullanıldığı ışıkla sertleşebilen nanokompozit numuneleri hazırlanmıştır. Bu numunelerin iç yapıları Taramalı Elektron Mikroskobu ile incelenmiştir ve mekanik özellikleri üç nokta eğme ve sertlik testleri ile tayin edilmiştir.

Abstract:
In this master thesis; the synthesis and characterization of hybrid structure of ultraviolet-curable materials have been studied. Furthermore, nanocomposites containing organic and inorganic phases were prepared and characterized.
First of all, the study started with the synthesis and determination of mechanical properties of completely organic ultraviolet-curing resins. Two and three functional urethane acrylate resins were synthesized. The reactions were confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy‎. Then, different formulations of tensile test samples were prepared using synthesized resins, some commercial ultraviolet-curable resins and reactive solvents. As a result of the tensile test, it was observed that two and trifunctional urethane acrylate resins which synthesized in the study had important properties.
In the second stage; samples were prepared for three point bending and hardness tests by mixing trifunctional urethane acrylate resins with organic-inorganic hybrid resins synthesized using (3-aminopropyl)triethoxysilane, 2-hydroxyethyl methacrylate and isocyanate. Three different organic-inorganic hybrid resins having different inorganic component amounts were added to the trifunctional urethane acrylate resins at 10-20-30-40-50-60-70-80-90% by weight. The three-point bending and hardness tests were applied to the obtained samples and the aged samples of these which were aged for one week by soaking in water.
Finally, nano-sized silica particles were synthesized. The surface of the synthesized silica particles was modified with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate. Hydroxyapatite particles were obtained from bovine femoral bone and nano-sized zirconium particles were provided from supplier. Subsequently, light-curable nanocomposite samples were prepared using reinforcing materials of these four types of inorganic particles and trifunctional urethane acrylate resins as matrix materials. The internal structures of these samples were examined by Scanning Electron Microscope and their mechanical properties were determined by three-point bending and hardness tests.