Theses supervised by Prof. Dr. Ertuğrul Arpaç

Esnek ve kolay şekillendirilebilen kompozit malzeme üretimi

Bu çalışmada, radikalik katılma polimerizasyonu ile ısısal olarak istenilen boyutlardaki kalıplarda hem yüksek seramik partikülü içeren hemde ısı ile şekillendirilebilen kompozit polimerler sentezlendi. Ayrıca anti-bakteriyel, UV bozunmalarına karşı dirençli, alev geciktirici, kolay temizlenebilir özelliklerinin yanında renkli, fosforesans özellik gösteren ve ısı ile renk değiştirebilen özelliklerin sağlanabildiği kompozit polimerler hazırlandı. Dolgu maddesi olarak yüzey modifikasyonu yapılan 10 µm, 3 µm ve 2 µm SiO2 ve 1,4 µm, 0,7 µm ve 0,5 µm SiC seramik partikülleri kullanılırken, polimer matriks olarak MMA, HEMA, HPMA monometakrilatlarının EGDMA, DEGDMA, TEGDMA, TeEGDMA ve DUDMA çapraz bağlayıcıları ile sentezlenen polimerleri kullanıldı. Yüzey modifikasyonu yapılan seramik partiküllerinin yapısı FT-IR ve elementel analizler ile incelendi. Sentezlenen organik ve kompozit polimerlerin mikro sertlikleri Vickers sertlik yöntemi ile belirlendi, yapıları FT-IR tekniği ile, termal davranışları TGA ile, camsı geçiş sıcaklıkları DSC ile, polimer matriksteki partikül dağılımı SEM-EDX ile, eğilme dayanımları ise üç nokta eğme testleri ile incelendi. Belirlenen kompozit polimerlerin ısıyla şekillendirilebilirlikleri tez kapsamında geliştirilen vakumlu termoplastik malzeme şekillendirme cihazı kullanılarak belirlendi. Kompozit polimerlerin anti-bakteriyel etkinliği JIS Z 2801 standartı, kolay temizlenebilir özellikleri ISO 10545-14 standartı, alev geciktirici özellikleri DIN 4102 standartı dikkate alınarak, UV dirençli özellikleri ışınlandırma öncesi ve sonrası renk analizleri yapılarak saptandı. Dekoratif uygulamalar için renklendirilebilir, termokromik, fosforesans özelliklere sahip kompozit polimerler hazırlandı.

Sol jel yöntemi ile nano SiO2 sentezi ve uygulamaları

Bu çalışmada nano yapıdaki SiO2 tanecikleri tetraetoksisilanın hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonları sonucunda elde edilmiştir. İlk aşamada asit katalizörü varlığında sentezlenen kollaidal SiO2 çözeltisi hazırlanmıştır. Elde edilen sol seyreltilerek farklı baz katalizörleri ile, trimetilamin, trietilamin, tripropilamin ve tribütilamin, farklı mol oranlarında reaksiyonlar katalizlenerek nano-SiO2 taneciklerinin zamanla büyümesi takip edilmiştir. Tetraetoksisilan' ın hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonları Fourier transform infrared spektroskopisi (FT-IR) ile takip edilmiş ve bu süre içerisinde elde edilen nano- SiO2 partiküllerinin tanecik boyu ve dağılımı analizi yapılmıştır. Asit + baz katalizörü kullanılan sistemlerin tanecik boyut ve dağılımı yalnız asit katalizörü kullanılan sisteme göre zamanla daha hızlı büyümesi gözlenmiştir. Farklı katalizör oranları ile hazırlanan nano-SiO2 sollerinin 22 günlük süreçte tanecik boyutlarının değişimi, elde edilen ince filmlerin kalınlıkları ve kaplanan cam örneklerinin antireflektif özellikleri incelenmiştir. Sollerin yaşlandırılması ile elde edilen filmlerin kalınlıkları 100 ila 400 nm arasında değişim gösterdiği saptanmış, en yüksek film kalınlıkları ise trietilamin ile hazırlanan sistemden kaplanmış cam örneklerinde gözlenmiştir. Yalnız asit katalizörü ile hazırlanmış solden elde edilen filmlerin ışık geçirgenliği en yüksek % 4,8 (λ = 550 nm), asit + baz katalizörü kullanılan sollerden elde edilen filmlerin ışık geçirgenliği ise en yüksek % 5,7 (λ = 550 nm) değerlerinde artış göstermiştir. Elde edilen filmlerin yüzeyleri FESEM ve AFM ile incelenmiştir. Ayrıca filmlerin antireflektif özellikleri difüz yansıma ile doğrulanmıştır.

Nano seryumdioksit partiküllerinin sentezi ve yüzey modifikasyonu

Bu çalışmada sol-jel yöntemi ve hidrotermal yöntem bir arada kullanılarak düşük sıcaklıkta saf olarak nano boyutta seryumdioksit (CeO2) partikülleri sentezlenmiştir. Hidrotermal yöntem ile sentez sonucu elde edilen nano-CeO2 partiküllerinin tamamı kristal formda olup suda kolayca disperse edilmiştir. Sentezlenen nano-CeO2 polar çözücü ortamında şeffaf olarak disperse edilerek, yüzeylerinin Metiltrietoksisilan (MTEOS), 3-Aminopropiltrimetoksisilan (AMMO) ve 3-Glisidiloksipropiltrimetoksisilan (GLYMO) modifikatörleriyle modifikasyonu sonucunda dispersiyonlar elde edilmiştir. Sentezlenen partiküllerin yapıları X-ışını kırınımı (XRD) tekniği ile, tanecik boyutları ve tanecik dağılımları partikül boyut analizörü ile, zeta potansiyelleri zetametre ile, yüzey alanları Branauer-Emmett-Teller(BET) analizi ile, yüzey morfolojileri Fourier-Transform Infrared spektrometre(TEM) cihazı kullanılarak belirlendi. Nano-CeO2 partiküllerine ait UV absorpsiyon özellikleri UV UV/VIS/NIR spektrofotometresi ile nano-CeO2 partiküllerinin yüzey modifikasyonları Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FT-IR) tekniği ile incelendi.

Anorganik nanopartiküller içeren ultraviyole koruyucu sert kaplamalar

Yeryüzüne ulaşan güneş ışığındaki UV ışınları canlılar ve organik bileşikler üzerinde zararlara neden olmaktadır. UV ışınlarının enerjisi birçok organik bileşiğin yapısını bozmak için yeterlidir. Organik bileşiklerin karışımları olan yiyecek ve içecekler de UV ışığından kolayca etkilenmektedir. Bunların besin değerlerini uzun süre korumak için UV ışığını geçirmeyen ambalajlarda saklanması gerekmektedir. Bu amaçla Tetra pak ambalajlar ve alüminyum kutular kullanılmaktadır. Tetra pak ambalajlar UV koruması sağlamasına rağmen bileşiminde kullanılan plastik filmdeki katkı maddelerinin insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri vardır. Alüminyum kutular içine koyulan yiyecek ve içeceğin zamanla kontaminasyonuna neden olmakta ve tadını değiştirebilmektedir. Kolayca korozyona uğradıklarından bu kutuların kullanım alanları sınırlıdır. Ambalaj malzemesi olarak kullanılan camda bu tür problemlerle karşılaşılmaz. Cam ambalaj sağlıklı olmasına rağmen UV ışını geçirgendir. Bu durum içinde saklanan yiyecek ve içeceklerin kullanım ömürlerinin kısalmasına yol açtığı için cam ambalajların kullanım alanını sınırlamaktadır. Bu çalışmada sol-jel yöntemiyle cam ambalajların ışık geçirgenliği yüksek, UV koruyucu bir katman ile kaplanması hedeflenmiştir. Kaplama çözeltileri foksiyonel grup içeren silanlar ve UV soğuran TiO2, ZnO ve CeO2 gibi anorganik pigmentlerden üretilecektir. Işık geçirgenliğin yüksek olması için nano boyutta pigmentler sentezlenip silan çözeltilerinde homojen dispersiye edilecektir. Hazırlanan kaplama çözeltilerinin cam ambalaj yüzeyine püskürtülmesi ve sertleştirilmesiyle UV koruyucu kaplamalı cam ambalaj ürünleri elde edilecektir.

Alfa silanlar ile iç içe geçmiş polimerik ağ (IPN) yapılarının oluşturulması

Bu çalışmada tetraetoksisilan (TEOS) ile farklı silan yapılarının karışımları asit katalizörü kullanılarak su ile hidroliz edilip stok çözeltiler oluşturulmuştur. Bu sistem üzerine dietilenglikol dimetakrilat (DEGDMA) veya diürethan dimetakrilat (UDMA) organik matriks eklenip tert- amil peroksi 2-etil hekzanoat (Trigonox 121), 1- hidroksi siklohekzil fenil keton (Irgacure 184) ve fenil bis (2,4,6- trimetilbenzoil) fosfin oksit (Irgacure 819) radikal başlatıcıları kullanılarak polimerler elde edilmiştir. Çalışma içerisinde iki farklı yöntem ile polimer oluşturulmuştur. İlk yöntem ile sertleştirme işlemi, hem polimerlere form kazandırmak hem de kontrollü basınç sağlayabilmek için şırıngalar içerisine yapılmış, (7-10 bar basınç yapabilen) basınç kabini içerisinde farklı sıcaklık ve sürelerde gerçekleştirilmiştir. İkinci yöntemde ise teflon kalıp içerisinde UV ışığına maruz bırakılarak iç içe geçmiş polimerik ağ (IPN) yapıları oluşturulmuştur. Sistemler 3-metakriloksipropiltrimetoksisilan (MPTS), metakriloksimetil metildimetoksisilan (XL 32), metakriloksimetil trimetoksisilan (XL33), metakriloksimetil metildietoksisilan (MDES) olmak üzere bir γ-silan ve üç farklı α-silan kullanılarak da yapılmış ve oluşturulan sistemler karşılaştırılmıştır. Oluşturulan sistemlerde bağlanmanın incelenmesi için FT-IR ve 13C NMR cihazları kullanılmıştır. Oluşan polimerlerin termal kararlılıklarının belirlenmesi için Termogravimetrik Analiz/ Diferansiyel Termal Analiz (TGA/DTA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) cihazları ve hassas olarak yüzey sertliğinin ölçülmesi için ise mikrosertlik cihazı kullanılmıştır. SEM görüntüleri alınarak polimer yapılarının oluşumları incelenmiştir.

Ev sineği (Musca domestica L.) kovucu kapsüllenmiş aktif maddeleri içeren kaplamalar

Bu çalışmada yaşam alanlarından ev sineklerinin uzaklaştırması için mevcut kullanılmakta olan iç ve dış yüzey boyalarına yeni kovucu özellik kazandırıldı. İlk olarak ön denemeleri yapılan ve uygun görülen tetraetoksisilan ( TEOS) ile ev sineği kovucu kimyasallar, N,N- dietil m-toluamid ( DEET), permethrin, geraniol, kekik yağı homojen karıştırıldı. Sinek kovucu kimyasalların hazırlanan sol- jel çözeltesine katılması için emülsiyon yöntemi kullanıldı. Emülsiyonu oluşturacak surfektan CDAB ( setildimetiletil amonyum bromür) çözeltiye %1 su ile seyreltilerek eklendi. Eklenen su ile TEOS'un hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonları başlatıldı. Son basamakta devam eden reaksiyona 4 M NH3 eklendi. Kurutma basamağından sonra elde edilen toz SiO2 içine kouvucu kimyasallar hapsedilmiş oldu. Dynamic Light Scattering (DLS) cihazı ile farklı oranlardaki sistemlerin tanecik boyutu ölçüldü. Uygun partikülü olan sistemler farklı oranlarda dış cephe boyasının içerisine karıştırılıp kaplama yapıldı. 24 saat oda koşullarında kurutma işleminden sonra biyolojik sinek kovucu etki analizi yapıldı. Solar box ile yaşlandırılması yapılan kaplamaların farklı günlerdeki kovucu etkinlikleri incelendi. En uzun kovucu etkinliğe sahip olan sistemlerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülendi.

Metal alkolatların değişik ligantlar ile kompleksleştirilmesi ve komplekslerin hidroliz tepkimelerinin araştırılması

Yapı malzemelerinin sol-jel yöntemi ile su itici kaplanması

ÖZET YAPI MALZEMELERİNİN SOLJEL YÖNTEMİ İLE SU İTİCİ KAPLANMASI Muharrem GÜN Yüksek lisans Tezi, Kimya Anabilim Dalı Danışman : Prof. Dr. Ertuğrul ARPAÇ Mayıs 2002, 107 Sayfa Bu çalışmada, yapı malzemelerinin bünyesine su girişi önlenmeye çalışılmıştır. Bunun için Sol-jel yöntemi kullanılarak tuğla, beton, gazbeton numuneleri, faklı oranlarda organik olarak modifiye edilmiş silanlar (Metiltrietoksisilan (MTEOS), Propiltrimetoksisilan (PTMOS), Feniltrietoksisilan (pHTEOS), Viniltrimetoksisilan (VTMOS)) içeren çözeltilerle kaplanmıştır. Kaplama çözeltisi olarak toplam silan yüzdesi %10 ve %30 olan, organik olarak modifiye silan: Tetraetoksisilan (TEOS) mol oranı 4:1 olan ve TEOS 'a göre mol oranı %5 ve %10'tak 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8- Tridekaflorooktiltrietoksisilan (F-Silan) içeren çözeltiler kullanılmıştır. Kaplamada kullanılan silanların hidrolizi için 0,1 N HC1, çözgen olarak da mutlak etanol kullanılmıştır. Elde edilen kaplamaların performansla rının kıyaslanması için tuğla, beton, gazbeton numuneler farklı oranlarda ticari kaplama çözeltileri ile de kaplanmıştır. Bütün kaplamalar numunelere vakumlu ve vakumsuz olmak üzere iki ayrı ortamda uygulanmıştır. Kaplanan numunelerin su absorbsiyonları, oda sıcaklığında bünyelerinde bulundurabildikleri nem oranları belirlenmiş ve kondenzasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, farklı çözeltilerle kaplanan yüzeylerdeki su tutunma açılan goniometre ile ölçülmüş ve birbirleri ile kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda, yapı malzeme yüzeylerine uygulanan su itici kaplamaların su absorbsiyonunu engellediği gözlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER : Sol-gel, Su itici kaplama, Alkilsilan, Flor Silan, Tuğla, Beton, Gazbeton JÜRİ : Prof. Dr. Ertuğrul ARPAÇ Prof. Dr. Suphi KORMALI ^/>J?Ûj}£- Yrd. Dç. Dr. Birsen BÜYÜKT

Sol-jel yöntemi ile mat cam üretimi

Bu çalışmada düz camlar kaplama yöntemi kullanılarak mat cam haline dönüştürülmüştür. Bu amaçla temeli anorganik kondenzasyona dayanan sol-jel yöntemi seçilmiştir. Başlangıç maddesi olarak organik modifiye edilmiş bir silan olan metiltrietoksisilan (MTEOS) ve tetraetoksisilan (TEOS) kullanılmıştır. Oluşturulan anorganik polimerik ağı güçlendirmek ve matlık kazandırmak için stabilize SİO2 partikülleri kullanılmıştır. Ayrıca oluşturulan kaplamanın matlık etkisini artırmak için bir matlaştırma ajanından yararlanılmıştır. Yapılan tüm kaplamalar 25 °C ve 200 °C'deki cam yüzeylerine uygulanarak, ısısal ve İR lambaları ile sertleştirilmiştir. Cam yüzeyine uygulanan kaplamaların yüzey sertliği, matlık derecesi, yüzey pürüzlülüğü, çizilmeye karşı dayanıklılığı ve yüzeye tutunma özellikleri incelenmiştir. Sonuç olarak geleneksel yöntemlerden gelen uygulama zorluğu, kaba yüzey pürüzlülüğü ve çevre kirliliği gibi dezavantajlar ortadan kaldırılarak aşınma dayanımı yüksek, çizilmeye karşı dayanıklı, satenimsi dokunuş hissi veren mat canım kolay ve ucuz bir yöntemle elde edilebileceği gösterilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Sol-jel, Kaplama, Mat cam, TEOS, MTEOS, Matlaştırma ajanı JÜRİ : Prof. Dr. Ertuğrul ARPAÇ Yrd. Doç. Dr. Birsen BÜYÜKTAŞ Prof. Dr. Suphi KORMALI

Organik ve inorganik katkı malzemeleriyle lignoselülozik fiberlerin modifikasyonu ve ilgili ürünlerin özelliklerinin iyileştirilmesi

Lignoselülozik malzemeler günümüzde en önemli sürdürülebilir hammadde kaynaklarından biri olarak önümüze çıkmaktadır. Lignoselülozik materyallerin her biri çok geniş yelpazede kendine has karakteristiğe sahip olsa da, doğal ve hoş görünüm, dokunulduğunda sıcak his verme, hafif olmalarına karşın işlemeye ve şekillendirmeye elverişli olacak kadar güçlü olma, düşük termal genleşme ve ısı ve elektrik yalıtımı sağlama gibi çeşitli ortak özellikler sergilemektedirler. Lignoselülozik fiberlerin sahip olduğu kuvvet/ağırlık oranı da mevcut çoğu fiber malzemeden daha yüksektir. Bütün bu özellikleri sayesinde endüstride birçok kullanım alanına sahip olsalar da nihai ürün açısından kritik dezavantajlara da sahiptirler. Bu malzemelerin pozitif yönlerini alarak yüksek performans sergileyecek ve belirtilen dezavantajlarını mümkün olduğunca elimine edecek, yeni ve katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesi sektörün ana noktalarından biri haline gelmiştir. Tez çalışması kapsamında, lignoselülozik fiber bazlı orta yoğunluklu fiberlevha ürünleri için belirtilen dezavantajların etkisini indirgemeye yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir: a) mekanik etmenler karşısında kolay parçalanma ve çok küçük boyutta toz partikülleri oluşturma eğiliminin, fiberlerin kimyasal yüzey modifikasyonları yapılması vasıtasıyla minimuma indirgenmesi; b) lignoselülozik fiberlerin doğası gereği higroskopik davranış göstermesi ile levhaların su ve nem absorbe etme eğilimi parafinik emülsiyonlarla belirli sınırlar içerisinde kontrol edilse de çeşitli katkı malzemeleri ile su/nem direncinin arttırılması; c) lignoselülozik fiberlerin bağlanmasını ve mukavemetini sağlamak için kullanılan sentetik reçinelerden gelen serbest formaldehit emisyonunun derecesini indirgenmesi.