Plexiglass türü malzemelerin UV ışınları ile sertleşebilen SOL-GEL tekniği kullanılarak yüzey özelliklerinin modifiye edilmesi

Abstract

Çevre ve halk sağlığı kuruluşları, kaplama endüstrisine çok düşük ya da sıfır uçucu organik emisyona sahip kaplama ürünleri geliştirmeleri ve üretmeleri konusunda büyük baskılar uygulamaktadır. Bu baskılar ve 1970' ler de ortaya çıkan petrole dayalı enerji sorunlarının etkisiyle farklı boyut kazanmış ve kaplama endüstrisinde yeni tekniklerin geliştirilmesine neden olmuştur. Bu gelişmelerden en önemlisi şüphesiz ki UV ışınları ile sertleşebilen kaplamaların üretilmesidir. UV ışınları ile sertleşen kaplamalar %100 katı içeriğine sahip, daha düşük enerji tüketimine neden olan, daha kaliteli ve en önemlisi çevre dostu kaplamalardır. Bu tür kaplamaların Pazar payı uluslararası çevre korunması antlaşmalarının da etkisi ile her yıl %5-7 oranında artmaktadır. Sol-jel yöntemi, metal-alkoksitlerin hidroliz ve kondenzasyonu ile bir inorganik ağ oluşturulması, ardından inorganik ağın bağlı olduğu polimerize olabilen grupların termal ya da yüksek enerjili ışıma yardımıyla reaksiyon vermesine dayanır. Organik polimer kaplamalarla kıyaslandığında, hibrit sol-jel filmleri yüksek kimyasal ve mekanik dayanıklılık, yüksek optik özellikler, farklı kaplama yüzeylerine karşı daha iyi uyumluluk gösterirler. Bunların dışında hibrit malzemeler düşük su absorbsiyonu ve su buharı geçirgenliğine de sahiptirler. Bu çalışmada, UV-ışınları ile sertleşebilen üretan modifiye epoksi akrilat (UMEA) oligomeri sentezlenmiştir. Bu oligomerde hem hibrit malzeme hem de üretan grupları oluşturmak için IPTMS kullanılmıştır. Bu amaçla ilk adımda akrillenmiş epoksi oligomeri sentezlenmiş, ikinci adımda ise oligomer üzerindeki oksiran halkalarının açılması ile oluşan hidroksil grupları teorik olarak belirli oranlarda IPTMS ile reaksyona sokularak üretan modifiye epoksi akrilat oligomeri elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen farklı modifikasyon derecelerine sahip UMEA oligomeri, hekzandioldiakrilat, PhotomerÒ-4006F ve fotobaşlatıcı içeren standart bir karışım hazırlanmıştır. Hazırlanan bu formülasyonların bir kısmı camdan hazırlanmış kalıp üzerine dökülerek mekanik testler için serbest film, diğer kısmı yüzeyi modifiye olmuş cam plakalara kaplanarak TGA (Termal Gravimetrik Analiz) ve GC-MS analizlerinde kullanılacak serbest filmler üretilmiştir. Hazırlanan formülasyonlardan arda kalan kısım ise Pleksiglas plakalar üzerine pleksiglasın yüzey özelliklerinin dış etkenlere karşı iyileştirilmesi sağlanmıştır. Daha sonra tüm örnekler UV lambası altında 60 saniye süre ile sertleştirilmiştir. Böylece bu polimerik filmlerin yüzey kaplama malzemesi olarak göstermiş oldukları özellikler ASTM ve DIN yöntemleri ile incelenmiştir. Haziran 2005 Gülay Environment and public health concerns have forced the coating industry to develop and produce bening coating products with low or zero volatile organic compound (VOC) emissions. These constraints and energy problems leaning against petrolum that occured in 1970's; caused developments of new techniques in coating industry. Undoubtedly, the most important development is, the production of UV curable coatings. UV curable coatings have % 100 solid content, lower energy consumption, beter quality skills and cause less environmental pollution. With the effect of international environment protection deals, market of these kind of coatings is being increased %5-7 in each year. Sol-gel method depends on, formation of inorganic network with hydrolysis and condensation of metal alkoxides followed by a reaction of polymerisable groups on inorganic network with thermal or high energy radiation. Compared with organic polymer coatings, the hybrid sol-gel films also manifest some advantages such as low optical propagation loss, high chemical and mechanical stabilities as well as good compability with different surfaces to be coated. Besides that hybrid materials have low water absorption and water vapor permeability. In this study, UV curable urethane modified epoxy acrylate oligomer (UMEA) was synthesized. In this oligomer, 3-isosiyanatopropyltrimetoxysilan (IPTMS) was used for both synthesis of urethane groups and hybrid materials. First of all, acrylated epoxy oligomer was synthesized and than -OH groups, which were formed by opening of oxirane ring on oligomer; were reacted with different theoric ratios of IPTMS. By this way, UMEA oligomer was synthesized. Than, standard mixtures that consist of UMEA oligomer with various amount silicate content, hexanedioldiacrylate (HDDA), PhotomerÒ-4006F and photoinitiator ( Irgacure-184) were prepeared. By pouring of a little part of these mixtures on a glass mold, free films for mechanical tests; by pouring of a little part of these mixtures on a surface-modified glass plates, free films for TGA (Thermal Gravimetry Analyse) and GC-MS analysis were obtained. The remainders of these mixtures were applied on plexiglass plates for developing surface properties of plexiglass against exterior effects. All these samples irradiated for 60 seconds from one side with a UV lamp. By this way, properties of these polymeric films as surface coating materials are investigated with ASTM and DIN standards. June 2005 Gülay BAYRAMOĞLU