Epoksi-fonksiyonelli silikat içerikli polimer nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KÜBRA ŞERİFE YÜKSEL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MURAT ŞEN
Özet:İnsan sağlığı açısından büyük önem taşıyan diş tedavi malzemelerinin araştırılması ve geliştirmesi konularında çok çeşitli akademik ve ticari çalışmalar ve dolayısıyla çok çeşitli diş tedavi malzemeleri/yapıştırıcıları (adesivler) mevcuttur. Ancak genel olarak bu malzemelerin polimerleşme-sonrası hacimsel büzüşme ve yüksek çiğneme kuvvetine karşı yetersiz aşınma dayanıklılıkları gibi eksiklikleri vardır. Daha önce yapılan çalışmalar sonucu hemen hemen hepsi akrilat-temelli olan mevcut malzemelerin polimerleşme büzüşmesi gibi önemli teknik sorunlarının çözümüne yönelik olarak pratik anlamda büyük adımlar atılmış olsa da, hem bilimsel temeli hem de klinik uygulamaları anlamında bu malzeme sistemlerinin fonksiyonel özelliklerinin ve olası birçok sentez ve işlem parametresinin bu özellikler üzerindeki etkilerinin aydınlatılmasına yönelik daha da kapsamlı çalışmaların yapılması ve hatta bu ticari ürünlere alternatif yeni malzemelerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, epoksi fonksiyonelli silikat ve zirkonyum içerikli organik/anorganik polimer nanokompozit malzeme sistemlerinin hazırlanmasında çok çeşitli olan sentez ve işlem parametrelerinin optimizasyonu, elde edilecek ara ürün ve son malzemelerin ayrıntılı karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu malzemeler ileride diş hekimliğinde kullanılabilecek potansiyel malzemeler olduğu için, yapı-özellik ilişkilerinin de ayrıntılı bir biçimde ortaya konmasına çalışılmıştır. Sol-jel sentez yöntemine dayanan yaklaşımlar ve polimerleşme/çapraz bağlanma rejimleri esas alınarak, foton-destekli teknikler kullanılmış, anorganik karakteri silikat ve zirkonyumdan gelen ve organik matriksi epoksilerden türetilmiş polimerik eter türlerinden ibaret olan polimer nanokompozit sistemler hazırlanmış; elde edilen bu nanokompozitlerin kimyasal, yapısal özellikleri Fourier-Transform İnfrared Spektroskopisi, Parçacık Boyutu Analizörü (Nanosizer), Reometre gibi yöntemlerle karakterize edilmiştir. İleride diş tedavisinde adesiv olarak kullanılması tasarlanan bu malzemelerin potansiyel raf ömürlerini hesaplayabilmek için sentezlenen sol-jel karışımları değişik sürelerde yaşlandırılmış (sol yaşlanması) ve mikro-ve/veya nano-yapılarında meydana gelmesi beklenen kimyasal değişimler spektroskopik ve reolojik olarak incelenmiştir. Epoksi fonksiyonelli, silikat ve zirkonyum içerikli organik/anorganik polimer nanokompozit malzeme sistemleri (3-Glisidiloksipropil)trimetoksisilan (GDPTMS), Dimetildietoksisilan (DMDEOS), Tetraetil artosilikat (TEOS) ve molce % 0, %25 ve %50 Zirkonyum (IV) n-propoksit (Zr(OPrn)4) kullanılarak sentezlenmiştir. Bu karışımların zamanla sol yaşlanması ile yapısal özellikleri, viskoziteleri ve tanecik büyüklüklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiş ve Zirkonyum propoksit'in hazırlanan karışımların sol-jel yaşlanmasına olan etkisi ortaya konmuştur. Çalışmanın bir sonraki aşamasında ise jelleşmeyi hızlandırdığı/artırdığı görülen tris(trimetilsilil) fosfat (TMSP) sisteme eklenmiş ve TMSP varlığında sol-jel reaksiyonlarının zamanla ilerleyişi takip edilmiş, TMSP'in karışımların raf ömrüne etkisi incelenmiştir. Yapılan tüm bu çalışmaların sonunda Zr içermeyen sistemlerde sol-jel yaşlanma reaksiyonlarının karışımın hazırlanmasından sonra epoksi halka açılması ve kondenzasyon reaksiyonları ile çok hızlı devam ettiği görüşmüştür. Karışındaki Zr oranının artmasıyla reaksiyonların yavaşladığı hatta % 50 oranında Zirkonyum propoksit'in kullanılmış sistemde 30 gün boyunda neredeyse hiç bir kondenzasyon ve polimerizasyon/çapraz bağlanma reaksiyonun gerçekleşmediği görülmüştür. Ancak Zirkonyum propoksit'in organik/anorganik ağ yapıya katılmasının görünür bölge ışığı altında çapraz bağlanma reaksiyonlarının oranı ve hızı üzerinde önemli bir katkısının olmadığı tespit edilmiştir. Karışımların görünür bölge ışığı ile jelleşme oranının ve hızının TMSP kullanılarak, karışımın raf ömrü düşürülmeden arttırılabileceği belirlenmiştir. Yapılan çalışmaların sonunda epoksi fonksiyonelli silikat ve zirkonyum içerikli organik/anorganik polimer nanokompozit malzeme sistemlerinin jelleşme sürelerinin karışımda kullanılan TMSP, foto hassaslaştırıcı ve hızlandırıcının oranı arttırılarak daha da arttırılabileceği sonucuna varılmıştır.