Doğal Yağ Bazlı Üretan Akrilik Kaplamaların Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Çoğu polimerik malzeme gibi üretan akrilatların da hammaddeleri zamanla tükenecek olan petrol türevi ürünlerdir. Ekonomik rekabet, çevresel problemler ve sürdürülebilirliğin önemi nedeniyle, minimum VOC içeriğine sahip organik kaplamaların elde edilmesi için yeni malzeme ve teknolojiler araştırılmaktadır. Bu teknolojilerden biri de radyasyonla kürlenmedir. Küresel olarak ulaşılabilir, doğal olarak biyoçözünür ve düşük fiyatlı olmaları nedeniyle, bitkisel yağlar polimerik malzemeler için kimyasal olma konusunda hem akademik hem de endüstriyel araştırmalarda yoğun olarak ilgilenilmektedir. Bu yüzden, bu çalışmada iki farklı doğal yağ bazlı poliol kullanılmıştır. Ayrıca, üretan akrilat üretmek için de, iki bileşenli poliüretan kaplamalarının formülasyonlarında kullanılan ve UV ile kürlenen kaplamalardaki yapışmaya destek vermesi amacı ile izosiyanat uçlu üretan akrilat kullanılmıştır. İzosiyanat grubu hidroksil grubu ile reaksiyona girip üretan bağı oluştururken, akrilik fonksiyonlu kısım serbest radikal polimerizasyonu ile kürlenir. UV ile kürlenebilen ve sıcaklık ile kürlenebilen olmak üzere çift kürlenebilen sistemler kalın pigmentli kaplamalarda ve üç boyutlu parçaların ışık görmeyen yüzeylerinde iyi kürlenme performansı sağlarlar. Bu çalışmada, izosiyanat uçlu üretan akrilat ve doğal yağ bazlı poliolden; üretan akrilat reçinesi sentezlendikten sonra, seyreltici bileşenler içeren kırk bir farklı film formülasyonu çeşitli UV ve sıcaklık yolu ile kürleştirilmek üzere hazırlanmıştır. Ayrıca, birçok test yapılarak da kürlenen filmlerin termal ve mekanik özellikleri incelenmiştir.

As many polymeric materials, raw materials of urethane acrylate coatings has been petroleum-derived chemicals. Due to economic competitiveness, environmental issues and the importance of sustainability, there has been a requirement in search of a renewable substances and technologies. Moreover, relating to increasing environmental concerns based upon petroleum-derived chemicals, there has been published strict regulations about VOC (Volatile Organic Compound). Radiation curing coatings cure without any evaporation of solvent and with low energy consumption. Urethane acrylates are used in radiation-curing coatings for industrial applications. Due to their universal availability, inherent biodegradability and low price, vegetable oils have become an area of intensive interest for both academic and industrial research as platform chemicals for polymeric materials. Therefore, two different kind of natural oil based polyols were used to produce urethane acrylate coatings in this study. Furthermore, in order to produce the urethane acrylate, isocyanate bearing urethane acrylate was used. Urethane acrylates are used as binders in the mono-cure and dual-cure systems. Dual cure systems including UV curing and thermal curing provide better curing performance on thick pigmented coatings or in the areas which cannot be reached by light on coated 3D objects. In this study, after synthesized the urethane acrylate resins from natural oil based polyols and isocyanate bearing urethane acrylate, forty one different film formulations were prepared in company with various diluents in order to obtain cured films via UV and thermal curing. Furthermore, the thermal and mechanical properties of the cured films were investigated by several tests.