Hidrofobik/oleofobik esaslı fonksiyonel yüzey kaplama materyallerinin hazırlanması ve geliştirilmesi
Preparation and development of hydrophobic/oleophobic based functional surface coating materials
Yazar: BURÇAK ARICA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SENNUR DENİZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında su ve yağ itici (hidrofobik/oleofobik), kolay temizlenebilme, yüksek çizilme direnci ve leke tutmayan özelliklere sahip kaplama materyallerinin hazırlanması ve cam yüzeylere kaplanması hedeflenmiştir. Kaplanmış cam yüzeylerin bu özelliklerine, yüzeyin kimyasal bileşiminin değiştirilmesi ile elde edilecek nano ve mikro yüzey pürüzlülüğünün etkileri incelenecektir. Tasarlanan kaplama malzemelerinin gerçekleştirilmesi amacıyla farklı nano ve mikro yüzey pürüzlülüğe sahip hidrofobik/oleofobik kaplama malzemesi formülasyonları hazırlanacaktır. Televizyon ekranı, otomobil camı, dokunmatik ekranlar, buzdolabı ve fırın kapağı yüzeyleri için yeni özelliklere sahip ürünler elde etmek amacıyla su ve yağ itici camların yüzey kaplama işlemi floroalkilsilan esaslı olacaktır. Floroalkilsilanlar, UV direnci, aşınma direnci ve kimyasal direnç gibi yüksek dayanıklılığa ve leke tutma direnci ile kolay temizlenebilme özelliğine sahip olmaları nedeniyle tercih edilmektedir. Lotus (Nilüfer) yaprağına benzeyen yüzey morfolojisini elde etmek amacıyla kaplama malzemesinin yüzey pürüzlülüğü ve dayanıklılığı, floroalkilsilanlar (floro-polihedral oligomerik silseskioksan, FPOSS), floroalkoksisilanlar (FAS) ve farklı özelliklerde hidrofilik/hidrofobik silika nano partikülleri kullanılarak kazandırılacaktır. Önerilen çeşitli hidrofobik/oleofobik kaplama malzemeleri sprey-kaplama (spray-coating) yöntemi ile uygulanacak ve test edilecektir. Kaplanan cam yüzeylerin hidrofobik/oleofobik özelliği temas açısı ölçümü ile incelenecektir. Bu özellikler ile hazırlanan kaplama malzemesi bileşimi ve proses parametreleri arasındaki ilişki araştırılacaktır. Hazırlanan kaplamaların farklı parametrelere bağlı dayanıklılığını belirlemek amacıyla çeşitli fiziksel testler (temas açısı, görünüş, çizilme direnci, aşınma dayanımı), yapılacaktır. Sonuç olarak, çalışmanın endüstriyel boyuta genişlemesi ile araştırma, geliştirme ve ekonomiye katkıları incelenecektir. Bu çalışmanın ayrıntılarının günümüz teknolojisinde endüstriyel gereksinimleri karşılamak için cam yüzeylere istenilen özellikleri kazandırmak amacıyla yapılan kaplama işleminin endüstriyel cam yüzey kaplama prosesleri açısından önemli avantajlar sunacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The aim of this thesis is to prepare coating materials having hydrophobic/oleophobic, easy to clean, high scratch resistant and stain repellent properties for glass substrates. The effects of surface nano and micro roughness obtained by varying the chemical composition of surface on these properties of coated glass substrates will be investigated. To perform of the designed coating materials in this thesis, the formulations of hydrophobic/oleophobic coating material having different surface nano and micro roughness will be prepared using glass as a substrates. To obtain of the products having novel properties the surface treatment of water and oil repellent glass surfaces will be based on fluoroalkylsilane for using a television screen, automobile window, a touch screen, an element of a refrigerator, and an oven door. Fluoroalkylsilanes are preferred for glass surfaces because of their high durabilities such as UV resistance, abrasion resistance and chemical resistance, and easy to clean and stain repellent properties. Surface roughness will be introduced by means of various hydrophilic or hydrophobic silica nanoparticles and fluoroalkylsilanes (fluoro-polyhedral oligomeric silsesquioxanes FPOSS) and fluoroalkoxysilane (FAS)) using a double morphology topography mimicking the Lotus leaf. After preparation of coating material formulation, the proposed various hydrophobic/oleophobic coatings will be applied on glass substrates using spray-coating method and tested. Hydrophobicity/oleophobicity of coated glass substrates will be evaluated by contact angle measurement. Furthermore, the relationship between coating material composition and process parameters will be investigated. To determine of the durability of coated glass substrates related to different parameters, it will be performed by various physical analysis (contact angle, appearance, scratch resistance, abrasion resistance). Finally, extension of this work to industrial scale, and its contributions to research and development and economy will be discussed. The details of this study will offer several advantages to industrial coating processes for glass surfaces in order to gain the desired properties to glass surfaces to provide the present technology requirements.