Termoplastik esaslı kendini onarabilen akıllı elastomerlerin geliştirilmesi ve performans özelliklerinin incelenmesi
Development of thermoplastic based self-healing smart elastomers and investigation of their performance properties
Yazar: MİNE BEGÜM ALANALP
Danışman: PROF. DR. ALİ DURMUŞ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, üç farklı halkalı amin bileşiği ve bir alifatik diamin bileşiği kullanılarak fonksiyonelleştirilmiş stiren blok kopolimer esaslı termoplastik elastomer (TPE) harmanların reaktif harmanlama yöntemi ile eriyik fazında üretimi ve ısıl dış uyaran etkisi ile kendini onarma özellikleri incelenmiştir. TPE fazı olarak poli (stiren-b-etilen/bütilen-b-stiren) (SEBS) ve maleik anhidrit aşılı SEBS (SEBS-g-MAh), plastikleştirici katkı olarak parafinik yağ, halkalı amin bileşiği olarak 3-amino,1,2,4-triazol, aminopirazin ve 2-aminopirimidin, alifatik diamin bileşiği olarak 1,12 diaminododekan, metal-ligand etkileşimlerinin oluşturulması için ise metal tuzu olarak çinko nitrat kullanılmıştır. 
Reaktif kompaundlar, çift vidalı eriyik karıştırma cihazında herhangi bir katalizör kullanılmadan üç aşamalı harmanlama süreci ile hazırlanmış ve hazırlanan fonksiyonel TPE'lerin yapısal, morfolojik, reolojik, viskoelastik, mekanik ve kendini onarma özellikleri incelenmiştir. Reaktif kompaundların onarım etkinlikleri bileşime ve onarım koşullarına göre hesaplanmıştır. 
Tez çalışmaları ile halkalı amin bileşiklerinin kopolimer zinciri üzerindeki maleik anhidrit grupları ile reaksiyonları sonucu imid bağları oluşurken; maleik anhidritin alifatik diamin ile reaksiyonu sonucu amid bağlarının oluştuğu ancak uzun zincirli diamin bileşiklerinin maleik anhidritle reaksiyonlarının çapraz bağlanmaya ilerlediği FTIR, çözünme testleri, DMA ve reometrede gerçekleştirilen testler ile belirlenmiştir. Ayrıca tez çalışmalarında elde edilen bulgulara göre, alifatik diamin kullanılarak hazırlanan reaktif kompaundlar, oluşan çapraz bağların zincir hareketlerini kısıtlaması sebebiyle kendini onarım yeteneğine sahip değilken, halkalı amin bileşikleri ile hazırlanan numunelerde hidrojen etkileşimleri ve metal-ligand bağlanmaları şeklinde dinamik etkileşimlerin oluşması sebebiyle hem mekanik özelliklerinin bir miktar iyileştiği, hem de 80-120 ºC'de kendini onarma özelliği gösterdikleri tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the production of functionalized styrene block copolymer-based thermoplastic elastomer (TPE) blends using three different cyclic amine compounds and an aliphatic diamine compound by reactive blending method in melt state and their self-healing properties with the effect of external thermal stimulation were examined. Poly(styrene-b-ethylene/butylene-b-styrene) (SEBS) and maleic anhydride grafted SEBS (SEBS-g-MAh) as TPE phase, paraffinic oil as plasticizer, 3-amino,1,2,4-triazole (TA), aminopyrazine(APz) and 2-aminopyrimidine (APm) as cyclic amine compounds, and 1,12 diaminododecane (DA) as aliphatic diamine compound, and zinc nitrate as metal salt to form metal-ligand interactions were used.
Reactive compounds were prepared by a three-stage blending process in a twin-screw melt mixing device without using any catalyst, and the structural, morphological, rheological, viscoelastic, mechanical and self-healing properties of functional TPEs were examined. The healing efficiencies of reactive compounds were determined depending on the composition and healing conditions. 
Experimental studies and results indicated that imide bonds were formed as a result of the reactions between cyclic amine compounds and maleic anhydride groups onto copolymer chain and amide bonds were formed as a result of the reactions between aliphatic diamine and maleic anhydride and proceed crosslinking reactions based on the FTIR, dissolution tests, DMA and rheometer tests. Moreover, it was found that the functional TPEs prepared using aliphatic diamine did not show self-healing behaviour efficiently due to the formation of chain restriction effect of crosslinking but the functional TPEs prepared with cyclic amine compounds exhibited enhanced mechanical properties and self-healing behaviour induced with temperature triggering in the range of 80-120 ºC due to the formation of dynamic interactions such as hydrogen interactions and metal-ligand bonds.