Alev geciktirici nanokompozit kaplamaların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of fire-retardant nanocomposite coatings
Yazar: HAVVA KAHRAMAN
Danışman: PROF. DR. EROL PEHLİVAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, çelik yapılara uygulanabilecek intumesan alev geciktirici kaplama
formülasyonları geliştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında, geliştirilen kaplamaların performansları incelenerek endüstriye uygulanabilirliği değerlendirilmiştir.
Epoksi bazlı intumesan alev geciktirici kaplamaların üretilmesi amacıyla temelde Amonyum
polifosfat (APP), Dipentaeritritol (DPER), Melamin (MEL), Titanyum dioksit (TiO2), Kalsiyum karbonat (CaCO3) ve Magnezyum hidroksit (Mg(OH)2) gibi alev geciktirici katkı maddeleri kullanılmıştır. Bu katkı maddelerinin optimizasyonu ile birinci seri intumesan alev geciktirici kaplama formülasyonları hazırlanmıştır. Son yıllarda yeni bir alev geciktirici katkı maddesi olarak tanınan Genleşebilir grafitin (GG) kullanılmasıyla ikinci seri intumesan alev geciktirici kaplamalar üretilmiştir. 
Farklı dört nanokilin, epoksi reçine içindeki dispersiyon çalışmaları yapılmış, reolojik bulgular ışığında yüksek dağılabilme özelliğine sahip olan organo-modifiye nanokil tespit edilmiştir. Metil-tallowbis-2-hidroksietil, kuaterner amonyum iyonları ile modifiye edilmiş C30B tipi nanokilin kullanılmasıyla üçüncü seri nanokompozit kaplamalar üretilmiştir. Kaplamaların mekanik dayanımlarını artırmak amacı ile mevcut kaplama formülasyonları plastikleştirici sınıfından Polietilen glikol (PEG) ile modifiye
edilerek dördüncü seri kaplamalar üretilmiştir. 
Epoksi-nanokil süspansiyonlarının ve kaplama formülasyonlarının viskoelastik özellikleri reoloji testleri ile belirlenmiştir. Bu testler kürleştirilmemiş örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir.
Kaplamaların termal özellikleri Alev dayanım testi ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA) ile belirlenmiş; mekanik özellikleri ise kürleştirilerek hazırlanan formülasyonlar üzerinde Çekme testi, Frekans tarama testi ve Endüstriyel mekanik testler uygulanarak belirlenmiştir. Kaplamaların çevresel koşullara dayanım özellikleri ise korozyon testleri ile incelenmiştir. Aleve dayanım mekanizmaları,yanma sonrası elde edilen çarların Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi analizleri (FTIR) ile açığa çıkarılmıştır. 
Tüm karakterizasyon işlemleri, intumesan alev geciktirici hazır bir boya üzerinde de uygulanmış ve bu çalışmada üretilen kaplamalar ile kıyaslanmıştır.

Abstract:
In this thesis work, intumescent fire retardant coating formulations were developed to serve as coating for metallic substrates. The performance of the coatings developed within the scope of this thesis was examined and their industrial applicability was evaluated.
For the aim of production of intumescent fire retardant coating, Ammonium polyphosphate
(APP), Dipentaerythritol (DPER), Melamine (MEL), Calcium carbonate (CaCO3) and Magnesium
hydroxide (Mg(OH)2) were used as fire retardant fillers. Based on the optimization of these components,first series intumescent fire retardant coating formulations were prepared. Second series intumescent fire retardant coating formulations were generated by using Expandable graphite (EG) recognized as a new fire retardant filler in recent years.
Studies on the dispersion of four different types of clays within the epoxy matrix were carried out and evaluated the organo-modified nanoclay type which has high dispersion ability by using rheological tools. Third series intumescent fire retardant nanocomposite coatings were produced by using this C30B type of organo-modified (methyl-tallow-bis-2-hydroxyethyl, quaternary ammonium) nanoclay. In order to improve the mechanical resistance of coatings, formulations were modified with a plasticizer,Polyethylene glycol (PEG), then fourth series intumescent fire retardant coatings were developed by this way.
Viscoelastic material functions of Epoxy-nanoclay suspensions and coating formulations were determined with rheology tests. These tests were performed on uncured samples. Thermal properties of coatings were investigated with Fire resistance test and Thermal gravimetric analysis (TGA); mechanical properties were evaluated by applying Tensile test, Frequency sweep test and Industrial mechanical tests on cured formulations. Resistance of coatings to the environmental conditions were examined with corrosion tests. Fire resistance mechanisms were disclosed by Scanning Electron Microscobe and Fourier Transform Infrared Spectroscopy analysis of char residues of coatings after fire resisrance test.
All characterizations were performed on a commercial intumescent fire retardant paint and
compared with developed coatings in this work.