Nanopartikül içerikli antikorozif kaplamaların endüstriyel üretimi
Industrial production of nanoparticle incorporated anticorrosive coatings
Yazar: EVREN ÇİÇEK
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ABALI ; DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN ARSLAN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Hidrofobik kaplamalar = Hydrophobic coatings ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Bu çalışmada; inorganik nano ve mikro boyuttaki partiküller ile antikorozif, çizilmeye ve aşınmaya dayanıklı, hidrofobik nanokompozit boya filmi elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu maksatla; inorganik organik hibrit polimer sistemleri, uygun moleküler başlatıcılar ve hidrofobik ağ dönüştürücüler ile karıştırıldıktan sonra, dispersiyon teknolojisi ile yüzeyi istenilen şekilde programlanmış ve geometrisel özellikleri farklı olan küresel SiO2, uzamış çubuk şeklindeki ZnO ve plaka şeklinde iki boyutlu geometrideki BN partiküllerle desteklenerek korozyon önleyici etkiler gözlenmiştir. 
Korozyon teorisinde temel olarak difüze olan sıvı bütün kaplama boyunca yer değiştirdiğinde ve metale ulaştığında korozyon etkisi başlayacaktır. Dolayısı ile yüzey kaplamasında meydana gelen çatlaklar, delikler hızlı korozyona neden olur. Bu korozyon etkisini düşürmek ve bariyer etkisini artırmak için çeşitli dolgular kullanılabilir. Bu dolguların geometrisel olarak farklılık göstermesinin ve kimyasal bileşimlerinin korozyona etkisi bu tezde çalışılmıştır. Küresel geometride olan SiO2 nanopartikülleri, tabakalı 2D geometrisindeki BN nanoyapıları ve çubuk şeklindeki ZnO yapıları endüstriyel bir kaplama formülasyonu içerisinde modifiye edilmiş ve hibrit kaplama saç levhalar üzerinde sprey kaplama yöntemi ile uygulanmıştır.   
Elde edilen ve geometrisel olarak farklı dolgular içeren kaplamalar, temelde hidrofobluğun artırılması ve ayrıca dolguların etkisi olmak üzere iki farklı parametre üzerine yoğunlaşılarak incelenmiştir. Polimerleşme davranışları ve karakterizasyonu tespit amaçlı FT-IR, XPS ve TG-DTA cihazları ile analiz edilmiş, hidrofobluğun gözlenmesi amaçlı kontakt açısı ile araştırılmıştır. Çalışmamızda, kimyasal yapı analizleri XPS, SEM ve EDX ile sağlanmıştır. Ayrıca kimyasal homojenizasyon ve partikül dağılımı EDX Haritalama ile incelenmiş ve ısısal olarak kürlenen kaplamalar, korozyon dayanımının ölçülmesi için, Standart Nötral Tuz Testi, CASS (Cooper Acclereated Salt Spray) Hızlandırılmış Tuz Testine tabi tutulmuştur. Ayrıca, Elektro Empedans ölçümleri ve grafikleri ile voltametrik döngüleri gerçekleştirilmiştir. 
Elde edilen sonuçlar; kaplama içeriğinin, modifiye partikül tipinin ve partikül geometrisinin özel durumlar içerdiğini ve hidrofobik özellik ile korozyona karşı dayanıklı kaplamalar elde edildiğini ortaya koymaktadır.

Abstract:
In this project; after mixing the inorganic organic hybrid polymer systems with suitable molecular initiators and hydrophobic network modifiers, the corrosion inhibitory effects were observed by the addition of surface modified inorganic nano and micro sized SiO2, ZnO, BN particles by dispersion technology. For this purpose, DTM (Direct to Metal) Glossy Black polyurethane paint, which is used commercially directly to metal in the general industry was defined as a reference. It is aimed to obtain an anticorrosive, scratch and abrasion resistant, hydrophobic nanocomposite coating with inorganic nano and micro sized particles which is the modification of the reference formula.
Due to the organic polymer part, the dispersion process was adjusted with solvents and the polymeric hybrid structure, whose viscosity was brought to the consistency of spray coating. Coating then applied to the steel plate surfaces to form the desired film layer. It is aimed to obtain coatings that hava an anticorrosive effect and ara as environmentally friendly as possible, especially in the industrial field.
Before the polymeric structure is formed, polymerization behaviors of each component were examined in depth with FT-IR and TG-DTA for preliminary modeling. Also investigations were completed for the physical and chemical behaviors after the component polymerization. SEM and EDX were used for the detection of chemical analysis of the coated nanocomposite material, Atomic Mapping used for the dispersion features of the nanoparticles, XPS and FT-IR for the characterization of the molecular bonds and crosslinking degree. Also TG-DTA was utilzed for the detection of the thermal properties of the materials.  In order to measure the corrosion resistance of the coating film after curing, Standard Neutral Salt Test, CASS (Cooper Acclereated Salt Spray) Test, Electro Impedance measurements were carried out with Tafel Polarization curves (TP). In addition, in order to measure the hydrophobic character of nanocomposite structures; Contact Angle and Surface Tension measurements were used and new formulations were developed that provide a better anticorrosion performance by comparing the film thickness of the coatings the incorporated nanoparticles.