SOL-JEL YÖNTEMİYLE SENTEZLENEN İZOSİYANATSIZ POLİÜRETAN (NIPU) ESASLI HİBRİT KAPLAMALARIN GELİŞTİRİLMESİ VE KARAKTERİZASYONU
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Feride DEMİR
Danışman: Ömer Kesmez
Özet:Bu çalışmada, geleneksel poliüretan (PU) sentezinde yaygın olarak kullanılan, toksik fosgen temelli üretim süreçleri ve ciddi toksikolojik riskleri nedeniyle uluslararası düzenlemelerin odağında yer alan izosiyanat bileşenlerine yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif geliştirmek amacıyla, sol-jel yöntemiyle sentezlenen izosiyanatsız poliüretan (NIPU) esaslı organik-inorganik hibrit şeffaf kaplama sistemleri tasarlanmıştır. Yeşil kimya ilkeleri doğrultusunda, düşük toksisite ve yüksek atom ekonomisi avantajları nedeniyle beş üyeli siklik karbonatlar (5CC) temel yapı taşı olarak seçilmiş; etilen karbonat (EC), propilen karbonat (PC) ve 1,2-bütilen karbonat (BC) monomerleri, amino fonksiyonel alkoksisilan bileşikleri olan (3-aminopropil)trimetoksisilan (AMMO), (3-aminopropil)trietoksisilan (AMEO) ve [3-(metilamino)propil]trimetoksisilan (MAMMO) ile oda sıcaklığında ve harici katalizör kullanılmaksızın karbonat aminolizi reaksiyonuna tâbi tutulmuştur. Bu yaklaşımda aminosilan bileşikleri, hem halka açıcı nükleofil olarak görev yapmış hem de alkoksisilan fonksiyonları sayesinde sol-jel sürecine katılarak aktif inorganik yapı bileşeni işlevi üstlenmiştir. Elde edilen 5CC-Aminosilan NIPU öncül sistemlerine tetraetil ortosilikat (TEOS) ve nitrik asit (HNO₃) ilave edilerek hidroliz ve kondenzasyon reaksiyonları gerçekleştirilmiş; organik NIPU zincirleri ile siloksan (Si-O-Si) temelli inorganik ağ yapılarının moleküler düzeyde kovalent bağlarla bütünleştiği, yüksek çapraz bağ yoğunluğuna sahip Sınıf II organik-inorganik hibrit şeffaf kaplama sistemleri hazırlanmıştır. Literatürde ilk kez 5CC-Aminosilan/HNIPU kaplama sistemleri bu çalışma kapsamında başarıyla geliştirilmiştir. Hazırlanan NIPU öncülleri Fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisiyle, hibrit kaplamalar ise taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS), termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile optik ve mekanik performans testleri kullanılarak karakterize edilmiştir. NIPU öncül sistemleri arasında %96,2 ile en yüksek kimyasal dönüşüm (%C) değerinin EC-AMMO sisteminde elde edildiği belirlenmiştir. Sol-jel HNIPU kaplamaları arasında ise 9H kalem sertliği, 14 N çizilme direnci ve 5B yapışma derecesi ile en yüksek mekanik performansı EC-AMMO/HNIPU sistemi göstermiştir. En başarılı öncül sistem olan EC-AMMO esas alınarak, florlu ve florsuz olmak üzere yedi farklı alkilsilan bileşiği kullanılarak hibrit kaplamaların hidrofobik yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Modifiye edilen 5CC-AMMO/HNIPU kaplama sistemleri ahşap, paslanmaz çelik, alüminyum, seramik ve polikarbonat (PC) gibi farklı substrat yüzeylerine uygulanmış; yüzeylerin su iticilik ve kolay temizlenebilirlik özelliklerinde önemli iyileşmeler elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma kapsamında fosgen ve izosiyanat içermeyen, yeşil kimya prensiplerine uygun NIPU öncülleri esaslı organik-inorganik hibrit sol-jel kaplama sistemleri başarıyla geliştirilmiştir. Beş üyeli siklik karbonatlar ile aminosilan bileşiklerinin katalizör gerektirmeyen aminoliz reaksiyonu sayesinde yüksek dönüşüm verimine sahip NIPU öncülleri elde edilmiş, bu yapılar TEOS tabanlı sol-jel süreci ile siloksan ağ yapısına kovalent olarak entegre edilmiştir. Geliştirilen Sınıf II hibrit kaplamaların yüksek mekanik dayanım, termal kararlılık ve üstün yüzey performansı sergilediği belirlenmiş olup, elde edilen bulgular bu sistemlerin çevre dostu, yüksek performanslı ve çok amaçlı kaplama uygulamaları için güçlü bir alternatif olduğunu ortaya koymaktadır.