Preparation and utilization of imidazole-terminated polyoxazolines as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Tek bileşenli epoksi reçineler için termal geciktirici kürleme ajanları olarak imidazol uçlu polioksazolinlerin hazırlanması ve kullanımı
- Tez No: 972475
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEKİR DIZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polimer matrisli kompozitler (PMC), yüksek mukavemet/ağırlık oranları ve kolay işlenebilirlikleri sayesinde mühendislik uygulamalarında geniş kullanım alanı bulmaktadır. PMC'lerde en yaygın kullanılan termoset matrisler, üstün mekanik performansları ve güçlü adezyon özellikleri ile öne çıkan epoksi reçinelerdir. Geleneksel iki bileşenli epoksi reçineler, kürleme ajanı ile uygulama öncesinde karıştırılma gerekliliği nedeniyle kısa raf ömrüne sahip olup prosesi zorlaştırmaktadır. Tek bileşenli epoksi reçineler (OCER) ise oda sıcaklığında stabil kalan ancak ısıtıldığında aktifleşen termal geciktirici kürleme ajanları (TLC'ler) kullanarak bu sorunları aşmaktadır. Uzun süreli depolama kararlılığını hızlı ve verimli kürlemeyle dengeleyen kürleme ajanlarının geliştirilmesi önemli bir ihtiyaç olmaya devam etmektedir. Bu tezde, kürleme sıcaklığının hassas bir şekilde ayarlanabilmesi ve OCER'lerin raf ömrünün uzatılabilmesi amacıyla polimer esaslı TLC'ler geliştirilmiştir. Bu amaçla, farklı yan zincir yapısına ve buna bağlı olarak farklı hidrofilisitelere sahip poli(2-oksazolin) homopolimerleri, canlı katyonik halka açma polimerizasyonu (CROP) yöntemiyle sentezlenmiştir. İmidazol uç fonksiyonelleştirmesi ise sentezin sonlandırma basamağında doğrudan gerçekleştirilmiş, böylece ek bir işleme ihtiyaç duyulmayan basit ve tek adımlı bir yöntemle TLC'ler elde edilmiştir. TLC'lerin yapısal ve termal özellikleri 1H NMR, FTIR, MALDI-TOF, TGA ve DSC kullanılarak analiz edilmiştir. Elde edilen TLC'ler daha sonra DGEBA bazlı OCER formülasyonlarında kullanılmış ve bu formülasyonların kürlenme davranışları, homojenlikleri ve kararlılıkları DSC, optik mikroskopi ve reoloji analizleri ile incelenmiştir. Hızlandırılmış stabilite testleri yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilmiş, oda sıcaklığındaki raf ömrü ise Arrhenius ekstrapolasyon yöntemiyle hesaplanmıştır. Bulgular, POZ-Im türevlerinin serbest imidazole kıyasla termal geciktiricilik sağladığını ortaya koymuştur. Ayrıca, kovalent bağlı POZ-Im TLC'lerinin, uzun raf ömrü, yüksek işlenebilirlik ve üstün performans sağlayan OCER sistemleri için güçlü adaylar olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Polymer matrix composites (PMCs) are widely used in engineering applications due to their high strength-to-weight ratio and processing advantages. Among thermoset matrices used in PMCs, epoxy resins are the most common, which offer strong adhesion and excellent mechanical performance. Traditional two-component epoxy resins require on-site mixing with the curing agent, which limits storage stability and complicates processing. One-component epoxy resins (OCERs) address these issues by including thermal latent curing agents (TLCs) that remain stable at room temperature and activate upon heating. Developing TLCs with both long-term stability and rapid cure remains a key challenge. This thesis focuses on the development of polymer-based TLCs designed to fine-tune the curing temperature while extending the shelf life of OCERs. For this purpose, poly(2-oxazoline)s were synthesized by living cationic ring-opening polymerization (CROP) using three monomers of varying hydrophilicities. Imidazole end-functionalization was conducted in the termination step, which enables a simple one-pot process and eliminates the need for post-functionalization. Their structural and thermal properties were evaluated using 1H NMR, FTIR, MALDI-TOF, TGA, and DSC. The TLCs were then utilized in DGEBA-based OCER formulations, and the curing behavior, homogeneity and stability of these formulations were examined using DSC, optical microscopy, and rheological analysis. Shelf life at room temperature was estimated from elevated-temperature tests using the Arrhenius method. The findings demonstrate that POZ-Im derivatives enhance thermal latency compared to free imidazole. These results highlight covalently bonded POZ-Im TLCs as promising candidates for advanced OCERs with improved stability, processability, and composite performance.
Benzer Tezler
- Preparation and utilization of poly(2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
ASU ECE ATEŞPARE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Preparation and utilization of poly(2-ethyl-co-2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-etil-co-2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
TAHA BEHROOZI KOHLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Fenolik bileşiklerin seçimli ayrımı ve tayininde yeni malzemelerden yararlanılması
Utilization of new materials in specific separation and determination of phenolic compounds
ŞEYDA KARAMAN ERSOY
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESMA TÜTEM
PROF. DR. CEVDET NERGİZ
- Yüksek CO2 ayırma performansına sahip metal organik kafes katkılı polimerik membranların geliştirilmesi
Development of metal organic framework-containing polymeric membranes which have high CO2 separation performance
AYŞE KILIÇ AKTOPRAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- Improving catalytic systems in ionic liquids
İyonik sıvılarda katalitik sistemlerin geliştirilmesi
ZEYNEP TAŞCI
Doktora
İngilizce
2011
KimyaEge ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BALCAN
PROF. DR. NURGÜN BEŞÜN