Anti-icing properties of polymer composite films and aqueous polymer solutions

Buzlanmayı engelleyen çözeltiler ve kaplamalar, yeni malzemelerin geliştirilmesini teşvik eden ve bilimsel çalışmalarca beslenen uygulamalarda çok önemli bir yer tutmaktadır. Suda çözünen polimerler etkili buzlanmayı engelleyen ajanlardır. Nanoparçacık/polimer kompozitler hidrofobik ve pürüzlü olmaları sayesinde buzlanmayı engelleyici kaplamalar için uygun adaylardır. Suda çözünen polimerlerden polietilen glikol (PEG) ile poli (2-etil-2-oksazolin)?in (PEOx) suyun donma ve buzun erime davranışına olan etkisi diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile incelenmiştir. Polimer derişimi (1-80 g/L) ile molekül ağırlığının (2,000 ? 400,000 g/Lmol) etkisi rapor edilmiştir. Polimere bağlı olan suyun erime sıcaklığı yaklaşık ? 11 C?de gözlenmiştir. Yüksek molekül ağırlıklı PEG çözeltilerinin buzun donma noktasını geriye çekmede etkili oldukları ve de daha çok su tarafından bağlandıkları ve böylece yaklaşık ? 8 °C?de erime piki gösterdikleri gözlemlenmiştir. PEOx?un sulu çözeltilerinde de bağlı suya rastlanmıştır. Ancak ? 60 °C?ye kadar bağlı suyun donması görülmemiştir. ? 26 °C?deki camsı geçiş sıcaklığının varlığı bağlı suyun donmadığına işaret etmektedir. PEOx?da bulunan kuvvetli amit dipolünün ve su molekülleri ile PEOx arasındaki kuvvetli hidrojen bağlarının varlığının gözlenen bu durumun kaynağı olduğu düşünülmektedir. Tezin ikinci bölümünde hidrofobik silika nanoparçacık/stiren-bütadien-stiren (SBS) üçlü blok kopolimer kompozitler hazırlandı ve bu kaplamaların buzlanmayı engelleyici özellikleri nanoparçaçık konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak incelendi. Nanoparçacık eklenmesi, kaplamaların yüzey morfolojilerini ve ıslanabilirliklerini % 43 nanoparçacık oranına kadar değiştirdi. Bu nanoparçacık yüzdesinden sonra yüzey morfolojisi ve ıslanabilirlik kısmen değişti. Damlatılan su damlacıkları, nanoparçacık yüzdesi ağırlıkça % 43 olan yüzey üzerinde en geç dondu. Donma süreleri ? 4 ve ? 8 °C yüzey sıcaklığında 3718 saniye ve 980 saniyedir. Daha sonra kompozit malzeme bitümen içine katılarak modifiye bitumen yüzeyler hazırlandı ve buzlanmayı geciktirici özellikleri incelendi. % 20-30 nanoparçacık içeren modifiye bitümen yüzeylerde de donma gecikmesi ? 8 °C ve ? 10 °C yüzey sıcaklıklarında görüldü. Bu laboratuar sonuçları buzlanmayı engelleyen ve daha iyi mekanik özelliklere sahip modifiye bitümen için umut vericidir.