Tiyol-epoksi kimyasıyla poss içerikli hibrit termoset polimerlerin hazırlanması

Hibrit malzemeler 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 denir. Üstün optik, termal, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanik niteliklerinden dolayı bu malzemelerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Plastik sektöründe büyük paya sahip olan otomotiv, kaplama, biyomedikal ve paketleme sanayileri en önemli kullanım alanlarıdır. Tiyol ile epoksitler arasında gerçekleşen tepkime, özellikle hızlı olması ve yüksek verimle gerçekleşmesinden dolayı termoset polimerlerin eldesinde son zamanlarda birçok çalışmaya konu olmuştur. Polihedral oligomerik silseskuoksan (POSS) molekülleri hibrit (organik-inorganik) mimariye, silikon ve oksijenden (SiO1.5)x oluşan ağ yapı ile diger organik gruplardan oluşan bir yapıya sahiptirler. POSS molekülünün polimer ile karıştırılmasıyla, polimerin yüksek sıcaklıkta kullanılabilirlik, oksidasyon direnci, mekanik özellikler, yanmazlık, ısı açığa çıkışı ve viskozite gibi birçok özelliğinde istenilen doğrultuda artışlar gözlemlenmektedir. Bu çalışmada, tiyol-epoksi tepkimesi ile oktakis-glisidil-POSS (G-POSS) molekülleri içeren hibrit termoset malzemeler hazırlandı ve elde edilen malzemelerin termal ve mekanik özellikleri incelendi. Ağırlıkça %2, 5,10 ve 15 G-POSS içeren hibrit termoset polimerlerin sentezi oda sıcaklığında havaya açık bir ortamda lityum hidroksit katalizörlüğünde, su ve tetrahidrofuran çözücü karışımında gerçekleştirildi. Elde edilen hibrit polimerlerin yapıları FT-IR ve 1H-NMR spektroskopileriyle aydınlatıldı. Termal özelliklerin termogravimetrik analiz yöntemiyle incelendiğinde G-POSS içermeyen saf polimerlere göre daha üstün özellikler sergilemiştir. G-POSS moleküllerinin polimer içinde varlığı ve homojen olarak dağıldığı enerji dağılımı X-ışını (EDS) detektöre sahip geçirimli elektron mikroskobu ile doğrulandı. Ayrıca hibrit termoset polimerlerin yapılarını C, O, S ve Si elementleri oluşturduğu kanıtlandı. Son olarak, hibrit polimerlerin mekanik özellikleri çekme kuvveti testi ile incelendi. Çekme kuvveti polimer matrisine G-POSS girmesiyle artmış, % 5 POSS varlığında maksimum değere ulaşmış ve G-POSS yüzdesinin daha fazla artmasıyla azalmıştır. % 5 POSS kullanıldığında çekme kuvveti ~ % 6, elastik modülü ise ~ % 30 oranında artmaktadır. Nanopartikül miktarının daha fazla artışıyla mekanik özellikler kötüleşmiş ve % 10 G-POSS varlığında çekme kuvveti ~ % 1.18 oranında azalmıştır. Yüksek miktarda G-POSS yüklemesinde G-POSS molekülleri topaklanarak heterojen bir dağılama sebeb olmaktadır.