Epoksi ve üretan hibrit modifiyeli alkid reçine üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of epoxy and urethane hybrid modified alkyd resins
Yazar: ŞENOL DEMİR
Danışman: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Epoksi = Epoxy ; Esterler = Esters ; Reçine = Resin ; Üretan = Urethane

Özet:
Epoksi modifiyeli ve üretan modifiyeli reçine türlerinin birbirine göre üstünlükleri ve eksiklikleri bulunmaktadır. Örneğin, epoksi modifiyeli alkid reçinelerin kimyasal dirençleri ve alifatik çözücüler ile uyumu, üretan modifiyeli reçinelere göre daha üstündür. Buna karşın esneklik, ısı direnci, renk (görünüm) koruma ve yapısal bozulma direnci üretan bazlı alkid reçinelerde öne çıkan özelliklerdendir. Ayrıca, epoksi fonksiyonlu ürünlerin yüksek maliyeti göze çarpmaktadır. Bu çalışmada üretan ve epoksi fonksiyonel grup içeren hibrit modifiye alkid reçine türleri üretilmiştir. Böylece epoksi ve üretan gruplarının üstünlükleri bir araya toplanarak, eksikliklerinin giderilmesine çalışılmıştır. Tez çalışmasında, iki farklı yağ asidi ile (ayçiçek yağ asidi- uzun yağlı yağ asidi (TOFA)), bisfenol A bazlı iki farklı epoksi reçinenin tepkimesinde oksiran halkalarının açılması sonucu elde edilen epoksi ester reçinelerin hidroksi grupları ile izosiyanatların (Toluen diizosiyanat (TDI), İzoforondiizosiyanat (IPDI)) tepkimesinden faydalanılarak hibrit alkid reçineleri üretilmiştir. Çalışmada gerçekleştirilen deneysel geliştirme süreçlerindeki polimerizasyon tepkimeleri genel olarak esterleşme mekanizması üzerinden yürütülmüştür. Öncelikle, epoksi ester reçine üretimi yapılmış, sonrasında izosiyanatlar ile modifikasyon yapılarak reçine üretimi sonlandırılmıştır. Üretilen reçinelerin ısıl özellikleri, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik Analizi (TGA) ile belirlenmiştir. Fouirer Transform Infrared Spektrofotometre (FTIR) kullanılarak reçinelerin kimyasal yapı analizi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, üretilen reçineler ile vernik ve boya hazırlanarak, hazırlanan ürünlere kuruma, parlaklık, sertlik, yapışma, alkali, asit ve tuz dayanımı testleri ile asit değeri, viskozite ve renk ölçümleri yapılmıştır. Bu çalışma ile, hibrit reçinelerin kuruma, parlaklık, sertlik, yapışma, alkali, asit ve tuz dayanımı, ısıl özelliklerinde iyileşme sağlandığı ve istenilen özelliklerde hibrit reçinelerin üretilebileceği anlaşılmıştır. Test sonuçları değerlendirildiğinde, genel olarak TOFA/EPJ/TD5 hibrit reçinenin en üstün performansı sergilediği görülmüştür.

Abstract:
Epoxy and urethane modified alkyd resin types have their advantages and disadvantages. For example, the chemical resistance of epoxy functional alkyd resins and their compatibility with aliphatic solvents are superior to that of urethane modified resin. In contrast, flexibility, heat resistance, color (appearance) protection and structural deterioration resistance are prominent features in urethane-based alkyd resins. In addition, the high cost of products with epoxy function stands out. The modified alkyd resin produced in this study is a hybrid resin type containing urethane and epoxy functional group. Thus, the advantages of the epoxy and urethane groups are gathered, and the deficiencies are tried to be eliminated. In the thesis study, epoxy ester resins were obtained from opening of oxirane rings in the reaction of two different fatty acids (sunflower fatty acid - long fatty acid (TOFA)) and two different epoxy resins based on bisphenol A. Then, hybrid alkyd resins were produced by utilizing the reaction of the hydroxy groups of these epoxy resins and isocyanates (Toluene diisocyanate-TDI), Isophorondiisocyanate-IPDI). The polymerization reactions in the experimental development processes carried out in the study were generally carried out through the esterification mechanism. Then, epoxy ester resin production was made, then resin production was terminated by modification with isocyanates. Firstly, the thermal properties of the resins were characterized by Differential Scanning Calorimeter (DSC), and Thermogravimetric Analysis (TGA). Fouirer Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR) were used to determine chemical structure of the produced resin. The required tests (drying, gloss, hardness, adhesion, alkali, acid, salt resistance, acid value, viscosity, color) were realized by preparing varnish and paint with the resins produced. With this study, it was understood that the drying, brightness, hardness, adhesion, alkali, acid and salt resistance, thermal properties of hybrid resins were improved and hybrid resins with desired properties could be produced. When the test results were evaluated, it was seen that the TOFA/EPJ/TD5 hybrid resin exhibited the best performance in general.