Poli(bütil akrilat-metil metakrilat) nanokompozitlerin film özelliklerinin incelenmesi ve boya bağlayıcısı olarak kullanımı

Poli(bütil akrilat-ko-metil metakrilat)(poli(BA-ko-MMA) iyi film oluşturabilme özelliği sayesinde kaplama malzemelerinde, verniklerde, yapıştırıcı ve benzeri malzemelerde bağlayıcı olarak kullanılan bir kopolimerdir. Genel olarak polimer filmlerin özelliklerini geliştirmek için nano boyutta katkılar ile gerçekleştirilen nanokompozit sentezi son 20 yılın en önemli çalışma alanlarından biri olmuştur. Bu çalışmanın ilk aşamasında su bazlı yol çizgi boyalarında bağlayıcı olarak kullanılabilecek poli(BA-ko-MMA) sentezi gerçekleştirilmiştir. Kopolimerin sentezi yarı kesikli emülsiyon polimerizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. İstenilen camsı geçiş sıcaklığı ve molekül ağırlıklarında kopolimer sentezlenebilmesi için gerekli koşullar belirlenmiştir. Çalışmanın daha sonraki aşamalarında sentezlenen su bazlı bağlayıcıya çeşitli nano katkılar ilave edilmiştir. • Reşadiye bölgesinden temin edilen sodyum bentonitin saflaştırılması ile Na-montmorillonit (Na-Mt) elde edilmiş olup % 1-3 arasında değişen oranlarda Na-Mt katkısı ile poli(BA-ko-MMA) nanokompozit sentezi gerçekleştirilmiştir. Yarı kesikli yerinde emülsiyon polimerizasyonu yöntemi ile % 47 katı madde içeriğine sahip nanokompozitler elde edilmiştir. Karşılaştırma amaçlı % 35 katı madde içerikli nanokompozit ile poli(BA-ko-MMA) kopolimerinin Na-Mt süspansiyonu ile doğrudan karıştırıldığı (harmanlama yöntemi) nanokompozitler de hazırlanmıştır. • Farklı yapılardaki 5 kuaterner amonyum tuzu kullanılarak Na-Mt'nin modifikasyonu sonucu Organo-montmorillonit (O-Mt) üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu O-Mt'ler kullanılarak yarı kesikli yerinde emülsiyon polimerizasyonu ile poli(BA-ko-MMA) nanokompozitleri sentezlenmiştir. Diğer çalışmalardan farklı olarak bu çalışmada O-Mt'ler, Na-Mt'nin modifikasyonundan hemen sonra süspansiyon halinde nanokompozit sentezinde kullanılmıştır. Bu sayede emülsiyon polimerizasyonu ile O-Mt temelli su bazlı nanokompozit sentezinin yanısıra % 47 gibi yüksek katı madde oranı da elde edilmiştir. O-Mt nanokompozit çalışmalarında da karşılaştırma amaçlı % 35 katı madde içerikli nanokompozitler ve harmanlanmış nanokompozitler hazırlanmıştır. • Mikrokristalin selülozun (MKK) asit hidrolizi sonucu elde edilen nanokristalin selüloz da poli(BA-ko-MMA) kopolimerinde katkı olarak kullanılmıştır. Harmanlama yöntemi ile hazırlanan NKS temelli poli(BA-ko-MMA) nanokompozitlerin NKS içerikleri % 1-3 arasında değişip katı madde oranı % 35'tir. Na-Mt, O-Mt ve NKS katkılı poli(BA-ko-MMA) kopolimerlerin tane boyut dağılımları, molekül ağırlıkları, camsı geçiş sıcaklıkları belirlenmiş, X-ışınları difraktometrisi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), infrared spektrofotometresi (FT-IR), Termogravimetrik analizi (TGA) ile karakterizasyon testleri yapılmış ve mekanik testler ile mukavemetleri ölçülmüştür. Gerçekleştirilen karakterizasyon ve testler sonucunda montmorillonit katkılarının polimer performansını olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Ancak O-Mt'lerin poli(BA-ko-MMA) daha iyi uyum sağladığı anlaşılmıştır. NKS esaslı poli(BA-ko-MMA) nanokompozitlerin mekanik mukavemeti daha yüksek bulunmuştur. Montmorillonit katkıları kopolimerin çekme gerilimini % 187,5 arttırırken NKS % 262,5 arttırmıştır. Daha sonra optimum özelliklerde nanokompozit elde etmek için % 1,5 NKS ve % 1,5 Na-Mt katkılı kopolimer de sentezlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında katkısız ve montmorillonit katkılı poli(BA-ko-MMA) kopolimerin bağlayıcı olarak kullanıldığı su bazlı yol çizgi boyaları hazırlanmıştır. Üretilen yol çizgi boyalarının Karayolları Genel Müdürlüğü'nün istediği standartlarda olduğu örtme, yüzey kuruma, dip kuruma, aşınma direnci ve kromatiklik koordinatları gibi boya testleri ile belirlenmiştir. Montmorillonit, kopolimerin film özelliklerini geliştirmiştir. Ancak katkısız kopolimerli bağlayıcı ile montmorillonit bazlı nanokompozit bağlayıcının kullanıldığı boyaların özellikleri arasında önemli bir fark görülmemiştir.