Fonksiyonel PVA sentezi ve fotokimyasal olarak kendi kendini onarımın incelenmesi
Synthesis of functional PVA and investigation of self-healing ability by photochemical technique
Yazar: MELİSA KONAR
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
İleri malzemeler, günlük hayatımızın önemli bir parçasıdır. Malzeme geliştirme alanındaki ihtiyaçlar, öncelikle dayanıklı ve uzun ömürlü malzemelerin geliştirilmesine yol açmıştır; ayrıca ucuz ve üretime uygun olmaları da önemlidir. Mühendislik araştırmaları geleneksel olarak daha dayanıklı yeni malzemeler tasarlamaya veya malzeme kontrolü için değerlendirmeler geliştirmeye odaklanmıştır. Kendi kendini onarabilen malzemeler, akıllı malzemeler sınıfına aittir ve bu malzemeler, yapısal özellikleri nedeniyle, uzun süreli kullanımdan sonra ortaya çıkacak hasarı mekanik olarak onarabilir. Son yıllarda sentetik malzemelerde kendi kendin onarma mekanizmaları için farklı yaklaşımlar araştırılmıştır. Şimdiye kadar, en başarılı çalışmalar, kapsülleme, kovalent ve kovalent olmayan kimyasal bağları içeren tersinir kimya alanında olmuştur. Kapsülleme yaklaşımı, küçük çatlakların onarılmasında etkilidir ancak malzemedeki büyük kesiklere yetersiz kalmaktadır. Ayrıca, mekanizmanın tersinir olmaması bu yöntemi sınırlamaktadır. Tersinir kimya bu sınırlamayı aşmaktadır. Hidrojen bağları ve metal ligand etkileşimleri gibi moleküller arası etkileşimlerin polimeri onardığı sıklıkla gözlemlenmiştir. Diels-Alder reaksiyonları gibi güçlü kovalent bağların bulunduğu tersinir kimya sistemlerde, onarım yüksek sıcaklıklarda gerçekleşmektedir. Bu nedenle, disülfit grupları gibi zayıf kovalent bağlar, düşük sıcaklıklarda onarıma yardımcı olabilir.
Bu çalışmada, disülfit bağı içeren fotobaşlatıcı sentezlenmiş ve kovalent olarak esterifikasyon reaksiyonuyla PVA'ya bağlanmıştır. Elde edilen fonksiyonel PVA spektroskopik yöntemler ve termal analiz ile karakterize edilmiştir. Malzemenin kendi kendini onarım mekanizması incelenmiştir.

Abstract:
Advanced materials are a complementary aspect of our daily lives. Technological developments in the field of material development have led primarily to the need for durable and long-lasting materials; it is also important that they are cheap and suitable for production. Engineering research has traditionally focused on designing more durable new materials or developing evaluations for material control. Self-repair materials belong to the class of intelligent materials and these materials can repair themselves mechanically, because of their structural properties, the damage that will arise after prolonged use. Different approaches to self-repair in synthetic materials have been tried in recent years. So far, the most successful studies have been in reverse chemistry involving encapsulation, covalent and non-covalent chemical bonds. The encapsulation approach is effective in repairing small cracks, while the large cuts in the material are insufficient. Moreover, the mechanism's irreversibility limits this method. Reverse chemistry exceeds this limitation. Intermolecular interactions, such as hydrogen bonds and metal ligands interactions, have often been shown to repair the polymer. In reverse chemical systems with strong covalent bonds, such as Diels-Alder reactions, repair occurs at high temperatures. Therefore, weak covalent bonds, such as disulfide groups, can help in repairing at low temperatures. In this study, we synthesized the photoinitiator which contains a disulfide bond, which was primarily to be used in the reaction, and then it was covalently bound into a photoinitiator and polymer reaction that was then synthesized. The resulting product is characterized by spectroscopic methods and thermal analysis. Mechanical properties of the material and self-repair work are under investigation. Once the material is damaged, it recovers its mechanical properties, increases its reusability, and contributes to a sustainable environmentally friendly material design.