Cam Yüzeylerine Sol-jel Prosesiyle Hidrofob ve Oleofob Özelliklerin Kazandırılması
The Development of Hydrophobic and Oleophobic Properties on Glass Surfaces by Sol-gel Process
Yazar: REFİKA BUDAKOĞLU
Danışman: PROF. ULVİ AVCIATA ; PROF. ERTUĞRUL ARPAÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Oksit cam yüzeyler, kimyasal yapılarından dolayı su ile kolaylıkla ıslanarak (hidrofilik)
kirlenmeye ve korozyona maruz kalmaktadır. Dolayısıyle, camın temel özelliklerini
değiştirmeyen hidrofobik (su itici) ve oleofobik (yağ itici) bir yüzeye sahip olması çok arzu
edilmektedir. Doktora çalışmasının konusu saydam, aşınma direncine sahip dayanıklı
hidrofobik ve oleofobik cam yüzeylerin oluşumunun incelenmesidir.
Hidrofobik ve oleofobik yüzeyler, alkil veya floroalkil grupların kaplama içerisindeki çeşitli
molekül yapılarına bağlanmasıyla elde edilmektedir. Bu grupların kaplama içerisine
yerleştirilmesi genelde kaplama yapısına yumuşaklık vermekte ve ayrı fazlarda birarada
bulunmaya yönelimlerinden dolayı kaplamanın saydamlığı azalmaktadır. Dolayısıyle, cam
yüzeyiyle güçlü bir şekilde bağlanmış bir kaplamada optik geçirgenlik ve fiziksel sertliğin
hidrofobiklikle birleşimi oldukça zordur. Söz konusu üç temel malzeme özelliğinin ticari
olarak uygulanabilir bir cam kaplama içerisinde birleştirilebilmesi amacıyla sol-jel sistemiyle
cam yüzeyinde sert ve saydam bir kaplama eldesine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Sounç olarak, yapılan araştırmalar ışığında çeşitli testler (Aşındırma, Kaynar su, Gün ışığı,
Nemli ve Asidik ortama dayanım testleri) gösterge olarak kullanılarak mevcut ticari
kaplamalardan daha üstün aşınma direncine sahip saydam hidrofobik FS-Silan ve FS-GPTSSilan sistemlerden oluşan cam kaplamalar geliştirilmiştir. Bu çalışmada, hidrofobik ve
oleofobik kaplamaların aşınma dirençleri ilk defa ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bununla
birlikte, hazırlanan kaplamaların ticari hidrofobik kaplamalarla çok kapsamlı bir şekilde
çeşitli testler yardımıyla karşılaştırılması doktora tezinin endüstriye uygulanması açısından
önem taşımaktadır.

Abstract:
Due to its chemistry, oxide glass surfaces are readily wetted by water (hydrophilic) making it
subject to staining and corrosion. It is, therefore, highly desirable to produce a hydrophobic
(water repellent) and oleophobic (oil repellent) glass surface without affecting its other
properties. The subject of this doctoral work is to investigate the formation of a hydrophobic
and oleophobic glass surface by a coating, that is transparent, abrasion resistant, and durable.
Hydrophobic and oleophobic surfaces are normally produced by alkyl or fluoroalkyl groups
connected to various molecular structures in coatings. Inclusion of these groups into a coating
generally introduces structural softness and reduces transparency due to their tendency to selfassemble into separate phases. The challenge therefore, to combine hydrophobicity with
optical transparency and physical hardness in a coating that strongly bonds to the glass
surface. In this investigation, various methods were tried to combine these three fundamental
material properties in a single glass coating that is commercially viable. In this study, a solgel system that would give a hard and transparent film on glass was formulated.
Eventually, the investigation led to the development of a glass coating in the FS-Silane and
FS-GPTS-Silane systems that were strongly hydrophobic, transparent, and had superior
abrasion resistance than the glasses commercially available in the market today as indicated
by various tests (Abrasion, Boiling water, Sunlight, Humidity and Acidic environment
resistance tests). In this study, the abrasion resistance of hydrophobic and oleofobic coatings
are investigated in detail for the first time. Moreover, the comprehensive comparison of
prepared coatings with commercial hydrophobic coatings through intensive testing renders the
doctoral thesis important with regards to the industrial applicability of the findings.