Kimyasal Yapı ve Sıcaklığa Bağlı Olarak Polimerik Yüzeylerin Islanabilme Davranışlarının İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ZAFER DEMİR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Hüseyin DELİGÖZ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde fonksiyonel malzemelere artan ilgi, malzeme ve kimya alanlarında önemli Ar-Ge çalışmalarının gerçekleştirilmesine neden olmaktadır. Bu malzeme sınıfı içerisinde özellikle 20. yüzyılda başlarından itibaren polimer bilim ve teknolojisi ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmalar kapsamında son yıllarda kontrol edilebilir özelliklere sahip yenilikçi polimerlerin geliştirilmesi büyük ilgi çekmektedir. Söz konusu bu çalışmaların bir alt dalı olan polimerlerin yüzey özelliklerinin araştırılması ve farklı teknolojik uygulamalar için yüzey özellikleri birbirlerinden farklı polimerik malzemelerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Tez çalışmasında hem ticari polimer ürünlerin hem de çok tabakalı filmlerin yüzeylerinin ıslanabilme davranışlarının bu ürünlerin kimyasal yapılarına ve ortam sıcaklığına bağlı olarak değişimlerinin araştırılması hedeflenmiştir. Tez çalışmalarında farklı kimyasal özelliklere sahip ticari granül polimerler kullanılarak hem yaklaşık 100 mikron kalınlığında filmler, hem de bu polimerlerden 5 mm kalınlığında örnekler hazırlanmıştır. Bu ürünlerin kimyasal yapılarına ve ortam sıcaklığına bağlı olarak temas açısı cihazı ile analizler yapılarak örneklerin hidrofilite (su severlik) ve hidrofobite (su sevmezlik) özellikleri dolayısıyla ıslanabilme davranışları araştırılmıştır. Bu kapsamda, polar özelliğe sahip termoplastik poliüretan(TPU), etilen vinil asetat kopolimeri (EVA) vb. polimerlerin yanı sıra düşük ve yüksek yoğunluklu polietilen (LDPE, HDPE), Poli propilen (PP vb.) apolar yapılı ticari polimerler kullanılmıştır. Bunun yanı sıra yine ticari öneme sahip stiren akrilonitril (SAN) ve akrilonitril-bütadien-stiren (ABS) türü ko-ter polimerik ürünlerin ıslanabilme davranışları da incelenmiştir. Bu polimer filmlerin ortam sıcaklığının yanı sıra 10°'lik artışlarla 70°'ye kadar farklı ortam sıcaklıklarında temas açısı değerleri ölçülmüş ve sıcaklığın ıslanabilme davranışlarına etkileri gözlenmiştir. Ayrıca polimerlerin ısıl davranışları, termogravimetrik analiz cihazı kullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak, kimyasal yapılarının farkı dolayısıyla polimerlerin temas açısı değerlerinin birbirinden farklı olduğu gözlenmiş olup ortam sıcaklığının artmasıyla temas açısı değerlerinin düşme trendinde olduğu tespit edilmiştir. Bu durumun ana nedeninin polimerik yüzeylerin ısıl geçiş sıcaklıklarına bağlı olarak yüzeyin serbest enerjisinin artışı ve polimer segment hareketliliği nedeniyle ıslanabilme kabiliyetinin gelişebileceği değerlendirilmiştir. Örneğin; hazırlanan film örnekleri arasında LDPE'nin ve HDPE'nin oda sıcaklığındaki temas açısı değerleri sırasıyla 95° ve 103° derece iken, 50°C ilgili bu ürünlere ait temas açısı değerleri 82° ve 87° derece olarak gözlenmiştir. Hazırlanan filmler içerisinde polibütilen teraftalat (PBT)'ın oda sıcaklığındaki temas açısı değeri 82° olarak tespit edilmiştir. Karşılaştırma amacıyla HDPE ve LDPE'den hazırlanan 5 mm kalınlığındaki ürünlerin de oda sıcaklığındaki temas açısı değerleri sırasıyla 96° ve 91° olarak belirlenmiştir. Diğer bir çalışmada ise tabakalı kaplama yöntemi ile hazırlanan çok tabakalı ince filmlerin temas açısı değerleri, hazırlanan filmin son tabakasının yük türüne ve sıcaklığa bağlı olarak belirlenmiş ve ıslanabilme karakterleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, LbL filmin yüzey yükü türünden bağımsız olarak ortalama temas açısı değerlerinin sıcaklıkla artış gösterdiği diğer bir ifadeyle su ile ıslanabilme kabiliyetinin düştüğü sonucuna ulaşılmıştır. Diğer taraftan, yüzey yükünün pozitiften negatife çevrilmesi durumunda temas açısı değerlerinin belirgin oranda düştüğü ve negatif yüklü son tabakaya sahip LbL filmin daha hidrofilik özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, polielektrolit harman kompozisyonunda poli akrilik asit (PAA) miktarının arttırılmasıyla temas açısı değerlerinin düştüğü ve sıcaklığa bağlı olarak 27°- 44° aralığında değiştiği saptanmıştır. Bu sonuçlar, LbL ince filmlerin genel olarak hidrofilik davrandığını göstermekle birlikte yüzey yükünün negatife çevrilmesi ve harman yapıda PAA miktarının artmasıyla ve polielektrolit çifti kullanılmasıyla ıslanabilme kabiliyetlerinin önemli oranda geliştirilebildiği sonucuna ulaşılmıştır.