Reaktif boya bağlı katyonomer grupları içeren poliüretan sentezi ve fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of physicochemical properties of polyurethane containing reactive dye-bound cationomer groups
Yazar: İLKER AKÇA
Danışman: PROF. DR. CEMAL ÖZEROĞLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fiziksel Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Amonyum tuzları = Ammonium salts ; Boyar maddeler = Coloring agents ; Poliüretan = Polyurethane ; Reaktif boyalar = Reactive dyes ; Renklendiriciler = Chromophore ; Sünger = Sponge

Özet:
Yumuşak, sert, esnek, rijit, yüksek yoğunluklu, düşük yoğunluklu, film, elastomer, sünger gibi birçok poliüretan tipleri yıllar içinde poliol ve izosiyanatların modifikasyonu ile ticarileşti. Poliüretan kullanıldığı yere göre dekoratif amaçla renklendirilirken, natürel, renksiz rengi birbirine oldukça benzeyen farklı yoğunluk, esneklik ve sertlikteki poliüretanlar, bu özelliklerine göre ayırt edilmesi için renklendirilmektedir. En çok kullanılan renkler siyah, gri, sarı, mavi ve pembedir. Bu renklendirme konvansiyonel olarak poliol içinde dispers edilmiş pigmentlerden elde edilirken alternatif olarak reaktif boyalar da kullanılmaktadır. 
Bu çalışmada, reaktif sıvı renklendiriciler, "reaktif boya bağlı katyonomerler", (Direct Blue 86, Direct Blue 71, Direct Blue 199. Direct Blue 108, Reactive Blue 221, Acid Blue 193) ve kuaterner amonyum tuzunun diol zinciri (Ethoquad HT25) ile reaksiyonu sonucu sıvı reaktif boyar maddeler elde edildi ve saflaştırıldı. Nem analizi cihazı ile kalan uçucu maddelerin miktarı tespit edildi. Kamera takılmış mikroskop ve Gardner Ezilme kontrol cihazı ile kontrol yapılarak sentezlenen reaktif boyanın katı parçacıklar ve topak içermediği görüldü. Sentezlenen reaktif renklendiricinin saflığı iletkenlik cihazı ile kontrol edilerek yan ürün tuzun ortamda varlığı saptandı. Reaktif boyalar, kuaterner amonyum grubu içeren dioller ve boya bağlanmış katyonomerlerin yapıları FTIR ölçümleri ile karakterize edildi. Sonuç ürünlerin saflaştırılması ve yan ürün olan tuzun (NaCl) varlığı iletkenlik ölçümleri ile saptandı. Poliüretan imalinde kullanılan polioller içinde çözünürlük ve uygunluğu kontrol edildi. Sonuç olarak, poliol olarak kullanılan bu reaktif renklendiriciler, "reaktif boya bağlı katyonomerler" ve tolüen diizosiyanat renkli poliüretanları elde etmek için kopolimerize edildi. Elde edilen poliüretan süngerlerin görsel olarak incelendi ve rafine ayçiçek yağında ve %3 CH3COOH, %10 CH3CH2OH ve %20 bulaşık deterjanlı sulu çözeltilerinde renk migrasyonu için test edildi ve migrasyon gözlenmedi. Kontrol testlerinde, katyonomere bağlı olmayan reaktif boya içeren poliüretan süngerler rafine ayçiçek yağında ve %3 CH3COOH, %10 CH3CH2OH ve %20 bulaşık deterjanlı sulu çözeltilerinde migrasyon gösterdi.

Abstract:
Many types of polyurethanes such as soft, hard, flexible, rigid, high density, low density, film and elastomer commercialized in years with the modification of its building blocks; polyols and isocyanates. Polyurethanes are colored for decorative reasons depending on the purpose of application, polyurethane of different densities and hardness, which are very similar in uncolored, natural form, are colored to distinguish them according to these properties. Most widely used colors are black, gray, yellow, blue and pink. These colorants are conventionally pigment dispersions in polyols but alternatively reactive colorants are also used. 
In this study, reactive liquid colorants, "reactive dye-bounded cationomers", were produced by the reaction of reactive dyes (Direct Blue 86, Direct Blue 71, Direct Blue 199, Direct Blue 108, Reactive Blue 221, Acid Blue 193) and quaternary ammonium salt (Ethoquad HT25) with diol chain and were purified. With moisture analysis equipment, the amount of residual volatile was measured. With a camera attached microscope and Gardner grinding control tool, it is proven that there is no solid particles and lumps in the final products. With FTIR measurements, the structures of reactive dyes, diols containing quaternary ammonium group and reactive dye-bounded cationomers were characterized. The purity of final products and absence of side product salt (NaCl) were determined with conductivity meter measurements. The suitability and solubility of final products checked in polyols that are used in the production of polyurethane.  Finally, these colorants, "reactive dye-bounded cationomer", used as polyol and toluene diisocynate were copolymerized to obtain the colored polyurethanes. These polyurethane foams were analyzed visually and tested for the migration of colors in sunflower oil and in aqueous solutions of 3% CH3COOH, 10% CH3CH2OH and 20% dish soap and no migration were observed. In control tests, polyurethanes containing reactive dyes that are not bonded to cationomer showed the migration in aqueous solutions of 3% CH3COOH, 10% CH3CH2OH and 20% dish soap.