Silisyum dioksit katkılı süperhidrofobik termoplastik kopoliester elastomer yüzeylerin eldesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of silicon dioxide doped superhydrophobic thermoplastic copolyester elastomer surfaces
Yazar: BATUHAN ZEYREK
Danışman: DOÇ. DR. ERDİNÇ DOĞANCI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Termoplastik Elastomerler (TPE'ler), kimyasal olarak kauçuğa benzeyen blok kopolimer veya termopolimer yapıya sahip polimerlerdir. TPE'ler, işleme ve kalıplama özellikleri bakımından termoplastiklere benzerken, fiziksel özellikleri açısından kauçuğu andırır. Bu nedenle TPE'ler, hem kauçuğa hem de termoplastiklere benzer özelliklere sahip olan özel bir polimer sınıfını ifade ederler. TPE'ler, çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan bir ara malzeme sınıfı olarak kabul edilir ve sıklıkla "kauçuk" veya "termoplastik" olarak anılır. 

Katı yüzeylerin ıslanabilirliği, malzeme bilimi ve temel araştırmalar için büyük bir öneme sahiptir ve temas açısı (TA) ile ölçülür. Eğer yüzeyin temas açısı suyla temas ettiğinde 90°' den büyükse bu yüzey hidrofobik olarak adlandırılır, 150° ile 180° arasında ise süperhidrofobik olarak kabul edilir. Süperhidrofobik bir yüzey elde etmek için yüzeyin pürüzlülüğünü artırmak ve yüzey enerjisini azaltmak gerekmektedir. Özellikle polimerlerin yüzey pürüzlülüğünü arttırmak için polimerlere belirli oranlarda nano boyutlu katkı maddeleri eklenmektedir.

Bu çalışma, süperhidrofobik özelliklere sahip kendi kendini temizleme yeteneğine sahip TPE yüzeyleri üretmek amacıyla nano boyutlu hidrofobik silika (SiO2) kullanımını içermektedir. Cam yüzey kaplamalarında farklı SiO2 konsantrasyonlarının yüzey ıslanabilirliği üzerindeki etkisini incelemek için çeşitli kütle oranlarında SiO2 kullanılmıştır. Bu yüzeylerin özellikleri temas açısı ölçüm cihazı kullanılarak statik, dinamik ve geri dönüş temas açıları ölçümleri ile birlikte histerezis değerleri hesaplanarak belirlenmiştir. Yüzey serbest enerjisinin (SFE) hesaplanması için temas açısı ölçümlerinden elde edilen veriler kullanılarak denklemler çözülmüştür. Işık geçirgenliği spektroskopik analizle değerlendirilirken, yüzeyin morfolojisi optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görselleştirilmiştir. Yüzey pürüzlülüğünü incelemek için atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılmıştır.

Abstract:
Thermoplastic Elastomers (TPEs) are polymers with a block copolymer or thermopolymer structure that are chemically similar to rubber. While TPEs are similar to thermoplastics in terms of their processing and molding properties, they resemble rubber in their physical properties. TPEs therefore refer to a special class of polymers that have properties similar to both rubber and thermoplastics. TPEs are considered a class of intermediate materials widely used in various fields and are often referred to as "rubbers" or "thermoplastics".

The wettability of solid surfaces is of great importance for materials science and fundamental research and is measured by the contact angle (TA). If the contact angle of the surface is greater than 90° when in contact with water, this surface is called hydrophobic, and if it is between 150° and 180°, it is considered superhydrophobic. To obtain a superhydrophobic surface, it is necessary to increase the roughness of the surface and reduce the surface energy. Nanosized additives are added to polymers at certain rates, especially to increase the surface roughness of polymers.

This study involves the use of nanosized hydrophobic silica (SiO2) to produce self-cleaning TPE surfaces with superhydrophobic properties. Various mass ratios of SiO2 were used to examine the effect of different SiO2 concentrations on surface wettability in glass surface coatings. The properties of these surfaces were determined by calculating hysteresis values along with static, dynamic and return contact angle measurements using a contact angle measuring device. Surface free energy (SFE) was calculated by analyzing the equations obtained using contact angle measurements. The light transmittance was evaluated by spectroscopic analysis, while the morphology of the surface was visualized by optical and scanning electron microscopy (SEM). Atomic force microscopy (AFM) was used to examine surface roughness. Additionally, thermogravimetric analysis (TGA) was also performed to examine the thermal properties.