Cam elyaf yüzey kaplamaları için su bazlı poliüretan dispersiyonlarının sentezi ve karakterizasyonu
Water based polyurethane dispersion synthesis and characterization for glass fiber sizing
Yazar: AYŞE BEGÜM CURA
Danışman: DOÇ. DR. MİTHAT ÇELEBİ
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Hem sürekli hem de süreksiz formlarda cam elyaf, taşıt ve ulaşım, yenilenebilir enerji, inşaat, kimya endüstrisi, elektronik, tüketici ürünleri vb. dahil olmak üzere insanların modern yaşamlarında çeşitli seçenekler sunar. Su bazlı poliüretanlar, dispersiyon ortamı olarak su kullanılarak yapılan fonksiyonel polimerlerdir. Su bazlı poliüretanlar, solvent bazlı poliüretanlara göre daha çevre dostu olup, taşınması ve depolanması daha kolaydır. Su bazlı poliüretanlar; plastikler, boyalar, yapıştırıcılar, mürekkepler, biyomalzemeler ve diğer alanlardaki geniş uygulamaları nedeniyle ticari sektörde artan ilgi çekmektedir. Kompozitlerin doğal bir bileşeni olarak cam elyaflar, organik matrisler için takviye olarak kullanılır. Saf cam elyafına uygulanan elyaf haşıllama, cam elyaflarının ve bunların kompozitlerinin üretiminde yer alan en önemli bileşendir. Diğer bir deyişle, cam elyaflar söz konusu olduğunda, boyutlandırma, çoğu takviye ürününün ve bunların kompozitlerinin başarısı veya başarısızlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bunun nedeni, boyutlandırmanın o ürünün işlenebilirliği ve performansında önemli bir rolü olmasıdır. Film oluşturucu ve birleştirme maddesi, takviye edici olarak kullanılan cam elyaf malzemelerin iki ana bileşenidir. Film oluşturucu, kompozit işlemeden önce cam elyafları korumak ve bunları bir arada tutmak, aynı zamanda reçine ile temas halindeyken ayrılmayı teşvik etmek ve tüm filamentlerin tamamen ıslanmasını sağlamak için tasarlanır. Film oluşturucular genellikle bir boyut formülasyonunda malzemenin büyük bir kısmını oluşturur. Film oluşturucular, diğer tüm boyutlandırma gereksinimlerini karşılamaya devam ederken, gerekli polimer matrisine mümkün olduğunca yakın olacak şekilde seçilir. Sonuç olarak, olağan film oluşturucu malzeme aralığı, kompozit matris malzeme aralığını yansıtır. Polivinil asetatlar, poliüretanlar, poliolefinler, poliesterler ve epoksiler en sık kullanılan film oluşturuculardan bazılarıdır. Su bazlı poliüretan dispersiyon teknolojisi, yüksek moleküler ağırlıklı ve suda çözünmeyen malzemelerin birçoğunun cam elyaf yüzeylere uygulanmasına izin verir.
Bu tez çalışmasında, termoplastik kompozit uygulamalarında kullanılan cam elyaf ürünlerinde kullanılan 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyonları (PUD) sentezlenmiştir. Poliester bazlı olan 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyonların poliester sentezleri kondenzasyon polimerizasyonu ile 3 farklı hidroksil indeksine sahip olan ester reçineleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu ester reçinelerinden 3 farklı su bazlı poliüretan dispersiyon sentezi aseton proses mekanizması yöntemi ile gerçekleşmiştir. Sentezlenen su bazlı poliüretan dispersiyonlardan aseton distilasyonu gerçekleştirilerek yapılan solvent içermeyen çevre dostu nihai ürünlerin karakterizasyonları yapılmıştır.

Abstract:
In both continuous and discontinuous forms, glass fiber is widely used in transportation and transportation, consumer, construction, chemical, industry, electronics, consumer products, etc. It offers a variety of choices in people's modern lives, including Water-based polyurethane dispersions are functional polymers constructed using water as the dispersion medium. Water-based polyurethane disersions are more environmentally friendly than solvent-based polyurethanes, and are easier to carry and cost. Water-based polyurethane dispersions are gaining increasing interest in the commercial enterprise due to their wide applications in plastics, paints, sprays, inks, biomaterials and other fields. As a natural component of composites, glass fibers are used as reinforcement for organic matrices. Fiber sizing applied to pure glass fiber is the most important blending of glass fibers and their composites. As a natural component of composites, glass fibers are used as reinforcement for organic matrices. Fiber sizing applied to pure glass fiber is the most important component involved in the production of glass fibers and their composites. In other words, when it comes to glass fibers, sizing has a significant impact on the success or failure of most reinforcement products and their composites. This is because sizing has an important role in the workability and performance of that product. Film former and bonding agent are the two main components of the sizing system. The film former is designed to protect and lubricate the fibers and hold them together prior to composite processing, while promoting separation when in contact with the resin and ensuring that all filaments are fully wetted. Film formers usually make up the bulk of the material in a size formulation. Film formers are chosen to be as close as possible to the required polymer matrix while still meeting all other sizing requirements. Consequently, the usual range of film-forming materials reflects the range of composite matrix materials. Polyvinyl acetates, polyurethanes, polyolefins, polyesters and epoxies are some of the most commonly used film formers. Here, water based polyurethane dispersions (PUD) used in glass fiber products used in thermoplastic composite applications are emphasized.
Water based polyurethane dispersion technology allows many of the high molecular weight and water-insoluble materials to be applied to glass fiber surfaces. In this study, the properties of water-based polyurethane dispersions are discussed, followed by a review of studies detailing reaction procedures and mechanisms for their continuous production. In addition, current and future applications of continuous production processes for water-based polyurethane dispersions are presented.