Poss-üretan ve poss-üretan akrilat hibritlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Poliüretanlar (PU), diizosiyanat ve poliollerin reaksiyonuyla elde edilen ve kaplamalar, elastomerler, köpükler ve yapıştırıcılar gibi birçok malzemenin üretiminde kullanılan polimerlerdir. Hem izosiyanatlar hemde polioller PU'ların kimyasal ve fiziksel özelliklerini doğrudan etkiler. Son zamanlarda zincir üzerinde nano boyutlu segmentlere sahip PU esaslı malzemeler sahip oldukları üstün özellikler nedeniyle dikkat çekmektedir. Polihedral oligomerik silseskioksanlar (POSS) sekiz adet organik grubun köşelerinde yer aldığı silika esaslı anorganik bir çekirdekten (Si₈O₁₂) meydana gelen nanoboyutlu moleküller olup katıldıkları polimerlerin zincir hareketlerini moleküler seviyede kontrol ederler ve böylece polimerleri etkili bir biçimde güçlendirirler. Katılma fiziksel yada kimyasal olsun, elde edilen ürünün ısıl kararlılıkları, atmosferik dayanımları, optik özellikleri ve yanma dirençleri artar. Bu çalışmanın amacı, POSS makro-monomerlerini taşıyan akrilat fonksiyonlarının sentezlenmesi, UV ile kürleşen hibritlerin hazırlanması ve elde edilen hibritlerin fiziksel ve mekanik özellik performanslarının araştırılmasıdır. Çalışmanın ilk basamağında, merkaptotrimetoksisilandan (MPT), octamerkaptopropil-POSS (POSS-SH), sentezlendi. -SH gruplarının -NCO grubu 3-izosiyanatoetil metakrilat (IEM) ile reaksiyonu sonucu, oktafonksiyonel POSS-metakrilat makromonomer başarıyla sentezlendi. Ayrıca poliüretan-akrilat oligomeri PEG 1500, izofuran diizosiyanat (IPDI) ve hidroksietilmetakrilat (HEMA) kullanılarak sentezlendi. Hibrit formülasyonlar UV ışığı kullanılarak kürleştirildi. Hibritlerin termal özellikleri, termogravimetrik analizör ve diferansiyel tarama kalorimetresi ile incelendi ve önemli ölçüde iyileştirildiği gözlendi. Artan miktarda POSS-metakrilat ile hem mekanik özellikler hem de film performansları iyileştirildi.

Polyuretanes (PU) are polymers which are obtained by reaction of diisocyanates and polyols and are used in the production of many materials such as coatings, elastomers, foams and adhetives. Both isocyanates and polyols directly affect the chemical and physical properties of PUs. Recently, PU based materials with nanosized segments on the chain have attracted attention due to their superior properties. Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) are nano-sized molecules from the silica-based inorganic core (Si₈O₁₂) located at the corners of eight organic groups which control the chain movement of the polymers they participate in at the molecular level and thus effectively strengthen the polymers. Whether the addition is physical or chemical, the resulting product has improved thermal stability, atmospheric strength, optical properties and combustion resistance. The purpose of this study, is to syhthesize of POSS macro-monomer bearing methacrylate functions, the preparation of UV curable hybrids and investigation of the physical and mechanical properties performance of the resulting hybrids. At the first step of the study synthesized octamercaptoproply-POSS (POSS-SH) from mercaptoproplytrimethoxysilane (MPT). By the reaction of –SH groups with the –NCO groups of 3-isocyanatoethylmethacrylate (IEM), octafunctionalized POSS-methacrylate macromonomer was successfully synthesized. Also, a polyurethane acrylate oligomer was synthesized from PEG-1500, isophorone diisocyanate and hydroxyethlymethacrylate. Hybrid formulations were cured using UV light. Thermal properties of the hybrids were investigated with thermogravimetric analyser and differantial scanning calorimetry and obtain to be significantly improved. With the increasing amount of POSS-methacrylate both mechanical properties and film performances improved.