Alkoksivinilsilan-alkil metakrilat homo ve kopolimerlerinin hazırlanması ve Kapadokya yöresi taşlarına uygulanması

Abstract

ÖZET Taştan yapılmış eski eserlerin korunmasında kullanılan sentetik maddelerin başında polimerler gelir. Bu amaçla seçilecek polimerlerln taşın yapışım bozmaması, ona sağlamlık kazandırması ve taş ile uyumlu olması gerekir. Tüm bu özellikleri tek bir polimer türünün taşıması oldukça zordur. Bu nedenle bu çalışmada yukarıda sayılan özelliklere sahip kopolimerler elde edilmeye çalışılmıştır. Öncelikle trietoksivinilsilan TEVS, trimetoksivinilsilan MEVS, metilmetakrilat MMA ve glisidil metakrilatm.GMA, y-ışınları ile başlatılan homopolimerizasyonu ve TEVS-MMA ve TEVS-GMA, MEVS-MMA ve MEVS- GMA'ın kopolimerizasyonu incelenmiştir. Elde edilen homo ve kopolimerler Fourier Transform İnfrared(FTIR), Fourier Transform Nükleer Manyetik Rezonans(FT-NMR), Buhar Basıncı Ozmometresi, Viskozimetrik Yöntem, Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi(BAK), Termogravimetri(TG) ve Diferansiyel taramalı kalorimetri(DSC) teknikleri kullanılarak analiz edilmiştir. TEVS ve MEVS'in vakumda kütle polimerizasyonundan düşük molekül kütleli sıvı ürünler elde edilmiştir. Molekül kütlesinin düşük olması her iki monomerdeki a-karbonu üzerinden monomere zincir aktarım reaksiyonu ile açıklanmıştır. PTEVS ve PMEVS için KMHS sabitleri, iterasyon yöntemi ile tayin edilmiş her ikisi için de a'nın 0.85 den büyük olduğu bulunmuştur. Bu da moleküllerin büyük yan dal içermesi ile açıklanmaktadır. TEVS-MMA'ın kopolimerizasyonunun beslemedeki monomer karışım oranına göre homojen ve heterojen olmak üzere iki fazda yürüdüğü ve elde edilen kopolimerlerin iki ayrı camsı geçiş sıcaklığı ve BAK'ta ikili pik verdiği gözlenmiştir. MEVS-MMA'ın kopolimerizasyonunun homojen olarak yürüdüğü ve elde edilen kopolimerlerin DSC'de iki ayrı Tg verdiği görülmüştür. TEVS-GMA ve MEVS-GMA monomer çiftlerinin y-ışınları ile polimerizasyonunda çapraz bağlı yapılar elde edilmiştir.Çalışmanın İkinci aşamasında yukarıda belirtilen monomerler ve TEVS-MMA, TEVS-GMA monomer çiftleri taşların korunması amacıyla kullanılmıştır. Kapadokya yöresinden temin edilen iki tür taş-polimer sistemlerinin karakterizasyonu FTIR, FT-NMR, BAK, TG, DSC, Kolorimetre teknikleri ile yapılmış, hidrolik pres, suda aşındırma cihazı ve yaşlandırma odası kullanılarak dayanıklıkları tayin edilmiştir. Genel olarak burada kullanılan bütün monomer ve monomer çiftlerinin taşa mekanik dayanım kazandırdığı, suda aşınmasını büyük Ölçüde engellediği, su alma kapasitelerini azalttığı, renklerinde bir değişikliğe neden olmadığı, yaşlanmaya karşı koruduğu gözlenmiştir.

ABSTRACT Polymers are the most widely used materials In the conservation of archaeological artifacts made of stone. The polymeric materials to be used should hot alter the structure of stone, should impart mechanical stability and be compatible with the substrate materials. It is highly improbable for a single polymer to possess all such properties. To remedy this deficiency, copolymers carrying those properties are tried to be synthesized In this work. First of all homopolymers of triethoxyvlnylsilan (TEVS), trimethoxvlnylsilan (MEVS), methyl methacrylate (MMA) and glycidil methacylate (GMA) and copolymers of TEVS-MMA, TEVS-GMA, MEVS-MMA, MEVS-GMA pairs were obtained by y-lrradiation. Homo and copolymers thus obtained were characterized by Fourier Transform Infrared(FTIR), Fourier Transform Nuclear Magnetic Rezonance(FT-NMR), Vapor Phase Osmometry, Viscosity, Size Exlusion Chromatography(SEC), Thermogravimetry(TG) and Differential Scanning i Calorimetry(DSC) techniques. Low molecular weight liquid products were obtained In the bulk polymerization of TEVS and MEVS. This is most probably due to termination by chain transfer reactions via a-carbon of monomers. By an iteration procedure K and a constants for the polymers of TEVS and MEVS were determined and values were found to be greater than 0.85. Bulky substituents are considered to be responsible for these large a values. It has been observed that copolymerization of TEVS-MMA system takes place homogeneously or heterogeneously depending on the composition of the feed. The copolymers obtained showed two distinct glass transitions and their SEC chromatograms were blmodal. Copolymerization of MEVS-MMA system however, proceeds homogeneously irrespective of the composition. Copolymers of MEVS-MMA also show two glass transitions In DSC curves. The attempts to copolymerize TEVS and MEVS with GMA always ended with crosslinked structures.In the second phase of this study the above mentioned monomers and TEVS-MMA and TEVS-GMA pairs are used in the Impregnation of some stones. Original and polymer or copolymer composites of two type of stones of Cappadocia region were characterized by FTIR, FT-NMR, SEC, TG, DSC and Colorimetric techniques. Durability of treated and untreated stones were investigated by water abrasion test, artificial ageing and compressive tests using hydraulic press., It has been generally observed that the monomers and especially copolymers used in this study increase the mechanical stability, decrease the water up take capacity, Inhibit the water abrasion (of aged and unaged stones), to a large extent without causing any significant changes in their appearence and colors.