Biyobazlı kendiliğinden çapraz bağlanabilen fonksiyonel polimerik malzemelerin geliştirilmesi

Abstract

BİYOBAZLI KENDİLİĞİNDEN ÇAPRAZ BAĞLANABİLEN FONKSİYONEL POLİMERİK MALZEMELERİN GELİŞTİRİLMESİ Dünya geliştikçe artan nüfus ve kısıtlı global kaynakların hızlı bir ivmeyle tükenmesi ile birlikte alternatif kaynak arayışı önemli bir konu haline gelmiştir. Sürdürülebilir ve yenilenebilir doğal kaynakların petrol türevli kaynaklar yerine geçmesi bilim insanları tarafından ilgi odağı olmaktadır. Polimer esaslı malzemelerin de üretiminde kullanılan petrol ve türevi ham maddelere karşılık biyo esaslı yenilenebilir doğal kaynaklar üzerine çalışmalar yürütülmektedir. Biyo içerikli doğal kaynaklardan biri olan bitkisel yağlar doğada yenilebilen, kolay bulunabilen ve zararlı/ toksik herhangi bir etkisi bulunmayan çevre dostu bitkisel kaynaklardır. Biyo içerikli malzemelerde sırasıyla en çok palm, soya, keten tohumu, üzüm çekirdeği ve hint yağı tercih edilmektedir. İstenen performansa göre (mükemmel anti-korozif, anti-bakteriyel, hidrofobik, mekanik dayanım) yağların fonksiyonelleştirilmesiyle hedef polimerler sentezlenebilmektedir. Bu tez çalışmasında birbirinden bağımsız iki çalışma bulunmaktadır. Birinci çalışmada klik kimyasından yararlanılarak herhangi bir ajana/ katalizöre gerek kalmadan hızlı ve kendiliğinden çapraz bağlanabilen bitkisel yağ ve 100% biyo-bazlı amin kullanılarak gerçekleşen Aza-Michael klik reaksiyonu ile süperhidrofobik kaplamalar elde edilmiştir. Elde edilen numunelerin kimyasal, mekanik, termal ve yüzey özellikleri incelenmiştir. Farklı organik sıvılar ile test edildiğinde self-cleaned (kendi kendini temizleme) özelliği gösteren kaplamaların fiziksel performans testleri de detaylı olarak araştırılmıştır. İkinci çalışmada ise amin-yne ve vinilog-üretan dual reaksiyonlarından oluşan dinamik kovalent bağlar sayesinde elde edilen kendi-kendini onarabilen çapraz bağlı ağ yapıdan biyo-esaslı filmler hazırlanmıştır. İçerisine farklı oranlarda metal organik kafes (MOF) katkıları da eklenerek mekanik dayanımı incelenmiştir. Elde edilen malzemeler kendiliğinden iyileşme göstererek vitrimer malzeme grubuna katkı sağlamaktadır.

In the worldwide, the increased population and limited global resources are getting more challenging day by day. Searching for alternative resources and utilization of renewable and sustainable bio products, in case of petroleum-derived have become more trend topics by scientists. Vegetable oils are one of the natural raw materials in the synthesis of bio polymers, that are easy-available, environmentally-friendly, renewable bio sources. Functionalization of the vegetable oils can be provided to create desired performance of the end product having perfect anticorrosive, hydrophobic, antimicrobial, and re-processable properties. Within this thesis, there are two independent study; first one is about the production of hydrophobic and self-crosslinked coating via click reaction (Aza-Micheal). Without any catalysis/ agents. In the scope of this purpose, %100 fully bio-based amin and acrylated epoxide soybean oil are the major point of the Aza-Micheal addition. The coatings obtained have investigated regarding chemical, thermal, mechanical, and surface properties. When they tested with different organic liquids, the coatings showed self-cleaned performance and did not leave any marks on the surface. Physical performance tests of the coatings were also carried out detailed. The second major topic is related with producing bio-based films performing self-healing via dynamic covalent bonds occured between amin-yne and vinilogous urethane dual bonds. The formulation was enhanced by adding as different ratio of metal-organic frames (MOF) in order to observe effect of self-healing performance, and better mechanical properties after self-healing process. The films can be shown as re-processable, thanks to the structure of dynamic bonds. Therefore, the self-healing material can contribute to vitrimers.