Sıvı fazda silikon-filament büyütme ile süperhidrofobik yüzeylerin elde edilmesi

Abstract

Islanabilirlik katı yüzeylerin temel özelliklerinden biridir ve temas açısı ile karakterize edilir. Katının sıvı ile yaptığı temas açısının 150°'den büyük olması ve yüzeyin küçük temas karmaşasına sahip olması durumunda yüzeyler `süperhidrofobik` olarak adlandırılırlar. Süperhidrofobik yüzeyler yapışmama, kendi kendini temizleme, sis önleyici, buzlanma önleyici gibi üstün özelliklere sahiptirler. Hidroliz olabilen gruba sahip organosilanlar (R3-nSiXn+1, X=Cl, OR ve NMe2), düşük yüzey enerjisi, biyo uyumluluk ve kimyasal kararlılık özelliklerine sahiptirler ve inorganik malzemelerin yüzey özelliklerinin modifiyesinde kullanılabilirler. 3 tane hidrolize grubu olan organosilanlar, reaksiyon koşullarına bağlı olarak OH gruplarına sahip yüzeyler üzerinde süperhidrophobik polisiloksan yapıları oluşturabilmektedirler. Bu tezin amacı, aktive edilmiş cam ve hiçbir aktivasyon işlemi yapılmayan polimer yüzeylerinin, organosilanların hidroliz ve polikondenzasyon reaksiyonları sonucunda süperhidrofobik polisiloksan yapıları ile kaplanmasıdır. Elde edilen kaplamaların yüzey morfolojileri ve ıslanabilirlikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve denge, ilerleyen ve gerileyen temas açıları ölçümleri ile karakterize edildi. Tezin ilk kısmında, aktive edilmiş cam yüzeyleri 7 farklı organosilan ve 3 farklı çözücü kullanılarak modifiye edilmiştir. MTCS ve standart petrol eteri kullanılarak yapılan reaksiyonların sonucunda tüm yüzeyi kaplayan süperhidrofobik (θe=152°±5°-163°±4°) Si-filamentler elde edilmiştir. MTES ve MTMS ile yapılan tüm çalışmalar sonucunda cam yüzeyinde polisiloksan filamentlere rastlanmamıştır. Tezin ikinci kısmında, oda şartlarında MTCS kullanılarak petrol eterinde yapılan reaksiyonlar sonucunda, emülsiyon polimerizasyonu ve çözelti polimerizasyonu ile hazırlanan kaplamaların üzerinde Si-filament büyütme çalışmaları başarılı olmuştur. Bu tez, polisiloksan nanofilamentlerin MTCS kullanılarak cam ve polimer yüzeylerinde oda şartlarında ve açık sistemde başarıyla hazırlanabildiğini göstermektedir.

Wettability is one of the fundamental properties of the solid surfaces and characterized by the contact angle measurements. If water contact angle between solid-liquid surfaces is larger than 150° and surface has a low contact angle hysteresis, the surface is identified as `superhydrophobic`. Superhydrophobic surfaces have outstanding properties such as adhesion, self-cleaning, anti-fogging and anti-icing. Organosilanes having a hydrolysable group have been used to modify the surface properties of inorganic and organic materials due to their low surface free energy, biocompatibility and chemical stability. Superhydrophobic polysiloxanes structures can be formed on –OH containing surfaces using organosilanes having 3 hydrolysable groups depending on the reaction conditions.The aim of this thesis is to prepare superhydrophobic polysiloxane structures on activated glass and non-activated polymer surfaces using organosilanes due to hydrolysis and polycondensation reactions. The surface morphology and wettability of the coatings were characterized by scanning electron microscopy and equilibrium, advancing and receding contact angle measurements, respectively.In the first part, the glass are modified using 7 different organosilanes and 3 different solvents. When the reactions are conducted in petroleum ether using MTCS, superhydrophobic and homogeneous Si-filaments (θe=152°±5°-163°±4°) are obtained. Si-filaments aren't obtained on glass using MTES and MTMS.In the second part, the growth of Si-filaments on the coatings prepared by emulsion and solution polymerizations using MTCS in petroleum ether at room temperature is successful. This thesis shows that polysiloxane nanofilaments can be succesfully prepared on glass and polymer surfaces using MTCS at room temperature in an open system.