Poss esaslı nanokompozitlerin foto-"click" tepkimesiyle hazırlanması ve endüstriyel uygulamaları

Gelişen teknolojinin artan ihtiyaçlarına cevap verebilecek nitelikte materyallerin arayışı günümüzde sürekli olarak artmaktadır. Bu amaçla yapılan çalışmalarda üstün optik, termal, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanik niteliklerinden dolayı nanokompozit malzemelerin kullanımı her geçen gün artış göstermektedir. Nanokompozit malzemelerin en önemli kullanım alanları plastik sektöründe büyük paya sahip olan kaplama, otomotiv, paketleme ve biyomedikal sanayileridir. Genel bir tanımla; iki veya daha fazla malzemenin, iyi özelliklerini bir araya toplamak ya da ortaya yeni bir özellik çıkarmak için, mikro veya makro seviyede heterojen karışımıyla oluşan malzemeye kompozit malzeme denir. Nanokompozitler, sürekli bir polimer matris içerisine dağılmış en az bir boyutu 100 nanometreden küçük olan parçacıkları içeren heterofazlı kompozit yapılardır. Nano boyutta gerçekleştirilen, atom ve moleküllerde meydana gelen farklılıklarla daha saydam camlar, daha hafif materyaller, daha dayanıklı arabalar, daha temiz giysiler, daha uzun ömürlü boyalar, gibi güncel yaşamımızı doğrudan etkileyen birçok nanomalzemelerin üretilmesine olanak sağlanmaktadır. Kompozitlerin hazırlanmasındaki teknik zorlukların çözülmesi ve özellikle nanokompozitlerde kullanılan malzemelerin fiyatlarının düşmesiyle birlikte polimer nanokompozitlerinin kullanımı son yıllarda artmaya başlamıştır. Polimer nanokompozitler polimerik malzeme (termoplastik, termoset veya elastomer) ve nano ölçekli pekiştiriciden meydana gelirken, bu malzemelerin mekanik, gaz geçirgenlik, termal kararlılık, alev geciktirme gibi özellikleri, kendilerine göre üstünlük göstermektedir. Nanokompozit üretiminde kullanılan katkı maddeleri killer, iki nanoboyutlu karbon nanotüpler ve nanoteller, ve son olarak da üç nanoboyutlu silika, metal partiküller ve kuantum tanecikler olarak üç ana gruptan oluşmaktadırlar. "Click" kimyası; ürünleri kararlı olan, sentez koşullarından doğan hava su ve solvent kirliliklerinden etkilenmeyen, yüksek verimli, hızlı, yüksek seçicilikli, birçok fonksiyonel grupla uyumlu ve ihmal edilebilir seviyede yan ürün oluşturan yada yan ürün vermeyen kimyasal tepkimelerden oluşmaktadır. Fotokimyasal tepkimeler termal tepkimelere göre, daha düşük enerji ihtiyacı, hızlı gerçekleştirilmeleri ve hem konum hemde zaman olarak kontrol edilebilmelerinden dolayı önemli avantajlara sahiptirler. Tepkimeye girecek formülasyondaki monomer ve diğer kimyasalları düzenleyerek tepkime sonrasındaki sertlik, renk, çözünürlük, geçirgenlik, yapışkanlık, elektriksel iletkenlik gibi malzemenin performansına etki eden özellikler kolaylıkla ayarlanabilmektedir. Bu noktadan hareketle, fotopolimerizasyon tekniğinin kullanımı, istenilen özelliklere sahip nanokompozit malzemelerin hazırlanmasında son derece etkin bir yöntem olacağından tercih edilmiştir. Özetle, bu tezde foto-"click" tekniği kullanılarak POSS esaslı nanokompozitler sentezlenmiş ve bu nanokompozitlerin yapıları FT-IR spektroskopi, xvi termogravimetrik analiz ve geçirimli elektron mikroskopu gibi değişik analiz yöntemleriyle aydınlatılmıştır. Mikroskop görüntülerinden elde edilen sonuçlara göre POSS nanopartikülleri homojen olarak dağıldığı tespit edilmiştir. Termogravimetrik analiz sonuçlarına göre tüm nanokompozit malzemeler 360 oC'ye kadar ısısal kararlılık göstermiş ve 800 oC'de elde edilen kül miktarları ise %23-50 aralığında olarak hesaplanmıştır.