Publication: Işıkla Kuruyabilen Düşük Yüzey Enerjili Kaplamalar
Loading...
Date
2018-01-08
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
yürütülen oldukça fazla sayıda çalışma olduğu bilinmektedir. Özellikle şeffaf vesüperhidrofobik kaplamaların hazırlanması için basit, çevreci, belirli bir yüzeye özgü olmayan,kolay uygulanabilen ve etkin bir yöntem ve malzeme geliştirilmesi son derece ilgi çekicidir. Buçalışmada çevreci ve her türlü yüzeye uygulanabilmeleri nedeniyle UV ile sertleşebilenmonomer ve oligomerler ile şeffaf ve hidrofobik ve hatta süperhidrofobik kaplamalarhazırlanması amaçlanmış ve bu doğrultuda çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir.Bu çalışma, iki ayrı kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda literatürde süperhidrofobikkaplamaların hazırlanabildiği gösterilmiş olan ?hekzametilen spacer grup? ve üretanfonksiyonel gruplarının etkisinin incelenmesi için bu grupları içeren metakrilatfonksiyonalitesine sahip ışık ile kuruyabilen reçineler tasarlanmıştır. Bu amaçla; iki farklı, floriçeren üretan metakrilat reçinesi, 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) ve hekzametilendiizosiyanat (HDI) trimeri ile bir floroalkolün reaksiyona sokulmasıyla hazırlanmıştır.Sentezlenen reçineler, spin kaplama tekniği ile cam yüzeyler üzerine uygulandı ve UV ışığıaltında kürlenmiştir. Çalışmanın bu kısmında ulaşılan en yüksek su ve hekzadekan temasaçıları sırasıyla 109°± 2 ve 59°± 3'tür. Bütün kaplamalar yüksek yüzey sertliği (4H ve 5H) veiyi yapışma göstermiştir.Projenin ikinci kısmında ise florun toksik etkilerini azaltmak ve daha çevreci hidrofobikkaplamalar hazırlamak için yağ esaslı reçine sentezi gerçekleştirilmiştir. Bunun için oleik asitile 3-merkaptopropiyonik asit arasında UV ışığı altında tiyol-en klik reaksiyonu yapılmış veyağ bazlı bir diasit bileşiği hazırlanmıştır. Ardından bu bileşik, glisidil metakrilat ile reaksiyonasokularak biyo içeriğe sahip yeni bir dimetakrilat reçinesi sentezlenmiştir. İlk bölümdesentezlenen florlu reçineler ve bu yağ asidi esaslı reçine farklı oranlarda silika nanopartikülleriya da PTFE mikropartikülleri ile karıştırılarak çok sayıda formülasyon hazırlanıp bunlar camyüzeylere spreyleme tekniği ile uygulanıp reçineler UV ışığı altında sertleştirilmiştir. En idealperformansı %24 oranında hidrofobik silika nanopartikülü içeren kaplama malzemesigöstermiştir. Sonuçta biyo içeriği yüksek, çevreci, şeffaf, hidrofobik ve düşük yüzey enerjilikaplama malzemeleri elde edilmiştir. Ayrıca silika oranı %36'ya ulaştığında optikçe kötü ancaksüperhidrofobik kaplamalar elde edilmiştir. Son olarak ideal olarak nitelenen kaplamaformülasyonu çeşitli dayanım testlerinden geçirilmiş ve bu optimum kompozisyon dayanımaçısından yeterli performans göstermiştir.
This study consists of two separate parts. In the first part, UV curable methacrylate functionalresins were designed to study the effects of urethane groups and the hexamethylene spacergroup which has been shown in literature to facilitate the preparation of superhydrophobiccoatings. For this purpose; two different fluorine-containing urethane methacrylate resins wereprepared by reacting a fluoroalcohol with, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) andhexamethylene diisocyanate (HDI) trimer. The synthesized resins were applied to glass surfaceswith a spin coating technique and cured under UV light. In addition, these resins were alsodiluted with trimethylolpropane triacrylate (TMPTA). Various properties such as gel content,pencil hardness, gloss, contact angle and surface energy were measured. The highest water andhexadecane contact angles reached in this part of the work are 109°± 2 and 59°± 3, respectively.All coatings had high surface hardness (4H and 5H) and good adhesion. The dilutedformulations performed better in terms of surface wettability than the viscous resins.In the second part of the study, oil-based resin synthesis was carried out to prepare moreenvironmentally friendly hydrophobic coatings. To achieve this, oleic acid and 3-mercaptopropionic acid, were reacted under UV light via a thiol-ene click reaction and an oil-based diacid compound was prepared. This compound was then reacted with glycidylmethacrylate to produce a new dimethacrylate resin. Fluorinated resins synthesized in the firstsection and this fatty acid based resin were mixed with silica nanoparticles or PTFEmicroparticles at different ratios and a large number of formulations were prepared and appliedto glass surfaces by spraying. The ideal performance was achieved by a 24% hydrophobic silicananoparticles containing coating material. As a result, high quality, transparent, hydrophobicand low surface energy coatings were obtained. Finally, the idealized coating formulation wassubjected to various durability tests.
This study consists of two separate parts. In the first part, UV curable methacrylate functionalresins were designed to study the effects of urethane groups and the hexamethylene spacergroup which has been shown in literature to facilitate the preparation of superhydrophobiccoatings. For this purpose; two different fluorine-containing urethane methacrylate resins wereprepared by reacting a fluoroalcohol with, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) andhexamethylene diisocyanate (HDI) trimer. The synthesized resins were applied to glass surfaceswith a spin coating technique and cured under UV light. In addition, these resins were alsodiluted with trimethylolpropane triacrylate (TMPTA). Various properties such as gel content,pencil hardness, gloss, contact angle and surface energy were measured. The highest water andhexadecane contact angles reached in this part of the work are 109°± 2 and 59°± 3, respectively.All coatings had high surface hardness (4H and 5H) and good adhesion. The dilutedformulations performed better in terms of surface wettability than the viscous resins.In the second part of the study, oil-based resin synthesis was carried out to prepare moreenvironmentally friendly hydrophobic coatings. To achieve this, oleic acid and 3-mercaptopropionic acid, were reacted under UV light via a thiol-ene click reaction and an oil-based diacid compound was prepared. This compound was then reacted with glycidylmethacrylate to produce a new dimethacrylate resin. Fluorinated resins synthesized in the firstsection and this fatty acid based resin were mixed with silica nanoparticles or PTFEmicroparticles at different ratios and a large number of formulations were prepared and appliedto glass surfaces by spraying. The ideal performance was achieved by a 24% hydrophobic silicananoparticles containing coating material. As a result, high quality, transparent, hydrophobicand low surface energy coatings were obtained. Finally, the idealized coating formulation wassubjected to various durability tests.
Description
Keywords
Kimya, Uygulamalı, Malzeme Bilimleri, Kaplamalar ve Filmler, Polimer Bilimi