Tiyol-en klik reaksiyonları ile UV ışınlarıyla kürlenebilen dallanmış poliüretan akrilatların sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada tiyol-en foto-klik reaksiyonu ile UV ışınlarıyla kürlenebilen silan temelli dallanmış poliüretan akrilatlar (PUAS) sentezlenerek film ve kaplamaları hazırlanmış ve özellikleri incelenmiştir. PUAS sentezi üç basamakta gerçekleşmiştir. Birinci basamakta poliol ile alifatik bir diizosiyanatın reaksiyonundan aktif izosiyanat uçlu poliüretan ön polimerler, ikinci basamakta ise aktif izosiyanat uçlar bir hidroksi fonksiyonel akrilik monomerle kapatılarak poliüretan akrilat (PUA) reçineler elde edilmiştir. Üçüncü basamakta ise bu reçinelerdeki alken birimlerinin silan temelli bir tiyol ile UV altında foto klik reaksiyonu sonucu PUAS film ve kaplamalar elde edilmiştir. PUAS yapılarında diizosiyanat olarak; Hekzametilen diizosiyanat (HDI), poliol olarak; Propilen glikol (PG), Trimetilolpropan (TMP), Pentaeritritol (PENTA), hidroksi fonksiyonel akrilik monomerler olarak; 2-hidroksietil metakrilat (HEMA), 2-hidroksietil akrilat (HEA), 3-Hidroksipropil metakrilat (HPMA), tiyol olarak ise (3-Merkaptopropil)trimetoksisilan (MPTMS) kullanılmıştır. Ayrıca PUAS filmlerin sol-jel reaksiyonu sonucu S-PUAS filmler ve reaktif dilüent ilavesi ile R-PUAS filmler hazırlanmıştır. Hazırlanan film ve kaplamaların karakterizasyonunda FT-IR, TGA, DSC ve SEM teknikleri kullanılmıştır. Elde edilen film ve kaplamaların kimyasal yapı, mikrofaz davranışı, mikro yapı, termal kararlılık, camsı geçiş sıcaklığı, su iticilik (temas açısı), parlaklık, kalem sertliği, farklı çözelti ve çözücülerdeki kimyasal direnç ve jel içeriği gibi özellikleri incelenmiştir. Poliol ve hidroksi fonksiyonel akrilik monomer yapısındaki değişmelerin ve silan temelli bir monomerin, reaktif dilüent kullanımının ve sol-jel işleminin UV ile kürlenebilen PUA kaplamaların genel özelliklerinde meydana getirdiği değişimler kapsamlı bir şekilde araştırılmış olup elde edilen sonuçların ilgili literatüre, polimer ve kaplama sanayi sektörlerine önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir.In this study, UV-curable silane-based branched polyurethane acrylates (PUAS) were synthesized via thiol-ene photo-click reaction, their films and coatings were prepared and their properties were investigated. PUAS synthesis was carried out in three steps. In the first step, polyurethane prepolymers with active isocyanate ends were obtained by reacting polyol with an aliphatic diisocyanate, and in the second step, polyurethane acrylate (PUA) resins were obtained by capping the active isocyanate ends with a hydroxy functional acrylic monomer. In the third step, PUAS films and coatings were obtained by photo-click reaction of the alkene units in these resins with a silane-based thiol under UV irradiation. In PUAS structures; Hexamethylene diisocyanate (HDI), as diisocyanate; Propylene glycol (PG), Trimethylolpropane (TMP), Pentaerythritol (PENTA), as polyol; 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), 3-Hydroxypropyl methacrylate (HPMA) as hydroxy functional acrylic monomers and (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) as thiol were used. In addition, S-PUAS films were prepared as a result of sol-gel reaction of PUAS films and R-PUAS films were prepared with the addition of reactive diluent. FT-IR, TGA, DSC and SEM techniques were used in the characterization of the prepared films and coatings. Properties of the obtained films and coatings such as chemical structure, microphase behavior, micro structure, thermal stability, glass transition temperature, water repellency (contact angle), gloss, pencil hardness, chemical resistance in different solutions and solvents and gel content were investigated. The changes in the general properties of UV-curable PUA coatings caused by changes in the polyol and hydroxy functional acrylic monomer structure and a silane-based monomer, the use of reactive diluents and the sol-gel process have been extensively investigated and it is thought that the obtained results will make significant contributions to the relevant literature and the polymer and coating industry sectors.