UV ışınları ile kürlenebilen organosilikon segmentli poliüretan akrilatların sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Projenin amacı, UV ışınları ile kürlenebilen, yüksek performanslı, çapraz bağlı silikon segmentli poliüretan akrilat (SiPUA) kaplamalar geliştirmektir. Monomer olarak yalnızca monoakrilatların bulunduğu sistemler, yetersiz çapraz bağlanma nedeniyle düşük performanslı kaplamalar üretir. Bu nedenle, yüksek fiziksel özellikler ve düşük kürlenme direnci için çapraz bağlanabilir dallanmış poliüretan yapısı önemlidir. Kaplamalara yüksek yüzey sertliği, UV kürlenme, ısı ve solvent direnci gibi fiziksel özelliklerin 2-hidroksietil metakrilat (HEMA), 2-hidroksietil akrilat (HEA), trimetilolpropan (TMP), 3-(Trimetoksisilil) propil metakrilat (TMSPMA) ve 3-(Merkaptopropil) trimetoksisilan (MPTMS) gibi bileşenler kullanılarak kazandırılması hedeflenmektedir. SiPUA kaplama filmleri, TMP, hekzametilen diizosiyanat (HDI) ve HEMA yada HEA kullanılarak vinil sonlu dallanmış üretan akrilat oligomerlerinin sentezi ardından bu oligomerlerin silikon içeren vinil gruplu TMSPMA ile UV ışınları yardımı ile kopolimerizasyonunu içeren iki aşamalı süreçte hazırlanacaktır. Ayrıca vinil sonlu dallanmış üretan akrilat oligomerlerinin silan segmentli bir tiyol olan MPTMS ile tiyol-en foto-klik reaksiyonu sonucu Si(S)PUA kaplamalar da hazırlanacaktır. Elde edilen poliüretan akrilatların yapısal analizleri 1H-NMR ve FTIR spektroskopisi ile belirlenecektir. Ayrıca IR spektrumlarındaki karbonil ve amin gruplarının titreşim bantlarına dekonvolüsyon analizi yapılarak faz ayrılma mekanizması araştırılacaktır. SiPUA filmlerinin/kaplamaların termal kararlılıkları ve camsı geçiş sıcaklıkları TGA ve DSC teknikleri ile ölçülecek ve silikon segmentlerin kaplamaların yüzey özelliklerine etkisi SEM analizi ile belirlenecektir. Ayrıca, silikon segmentlerin kaplama filmlerindeki mekanik ve kimyasal dirence etkileri ve ıslanabilirlik, su iticilik özellikleri temas açısı ölçümleri ile değerlendirilecektir. Mekanik özellikler polimer zincirleri arasındaki çapraz bağ yoğunluğu ve jelleşme dereceleri analiz edilerek açıklanacaktır. Böylece silikon segmentli monomerin UV ile kürlenebilen PUA kaplamaların genel performansı ve işlevselliği üzerindeki etkilerinin kapsamlı bir şekilde araştırılması ve endüstrideki uygulamalarına katkı sağlanması düşünülmektedir.The aim of the project is to develop high-performance, cross-linked silicone segmented UV curable polyurethane acrylate (SiPUA) coatings. Systems with only monoacrylates as monomers produce poor-performance coatings due to insufficient cross-linking. Therefore, the cross-linkable branched polyurethane structure is important for high physical properties and low curing resistance. Physical properties of the coatings, such as high surface hardness, UV curing, heat, and solvent resistance, will be achieved using components like 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), trimethylolpropane (TMP), 3- (Trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPMA) and 3-(Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS). SiPUA coating films will be prepared in a two-stage process that includes the synthesis of vinylterminated branched urethane acrylate oligomers using TMP, hexamethylene diisocyanate (HDI) and HEMA or HEA, followed by the copolymerization of these oligomers with siliconcontaining vinyl group TMSPMA by means of UV rays. Additionally, Si(S)PUA coatings will be prepared as a result of the thiol-ene photo-click reaction of vinyl-terminated branched urethane acrylate oligomers with a silane segmented thiol, MPTMS. Structural analysis of the obtained polyurethane acrylates will be determined by 1H-NMR and FTIR spectroscopy. Additionally, the phase separation mechanism will be investigated by performing deconvolution analysis on the vibration bands of carbonyl and amine groups at the IR spectra. Thermal stability and glass transition temperatures of SiPUA films/coatings will be measured by TGA and DSC techniques, and the effect of silicone segments on the surface properties of the coatings will be determined by SEM analysis. Additionally, the effects of silicone segments on mechanical and chemical resistance in coating films and their wettability and water repellency properties will be evaluated by contact angle measurements. Mechanical properties will be explained by analyzing the cross-link density and gelation degrees between polymer chains. Thus, it is planned to comprehensively investigate the effects of silicone segmented monomer on the overall performance and functionality of UV-curable PUA coatings and contribute to their applications in industry.