Su altı süperoleofobik paa/teos ormosil yüzey sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Petrol kontaminasyonu ve safsızlıkların doğaya zarar vermesi sebebiyle yağ-su ayrımı yapılabilen yüzeylerin varlığına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, düşük maliyetli tek basamakta ve tek reaktör içerisinde sol-jel yöntemi ile mekanik olarak kararlı hava ortamında süperhidrofilik ve su altında süperoleofobik ışık geçiren ince film yüzeyleri üretilmiştir. Poli Akrilikasit / Tetra etil orto silikat (PAA/TEOS) hibrit ince filmler, organik monomer ile alkoksisilan arasında eş zamanlı polimerizasyonu ile üretilmiştir. Bu eş zamanlı polimerizasyon hem organik monomer olan akrilik asidin kendi içerisinde radikalik polimerizasyonunu ve aynı zamanda alkoksisilan ile kondenzasyon polimerizasyonunu içermektedir. Amonyum persülfat (APS), radikal polimerizasyon için bir başlatıcı olarak kullanılırken, NaOH sol-jel reaksiyonu için bir katalizördür. Tek adım tek reaktör reaksiyonu sonucu PAA-TEOS Organik İnorganik sol-gel ürünü (Ormosil) cam lameller üzerine, döndürerek kaplama metodu ile oda sıcaklığında 3000 rpm döndürme hızında kaplanmıştır. Çalışma AA/TEOS mol oranlarını değiştirilerek optimize edilmiştir. Üretilen PAA-TEOS Ormosil ince filmlerin yüzey karakterizasyonu hava ortamında su temas açısı, su altı hekzadekan temas açısı ve ışık geçirgenlik ölçümleri ile yapılmıştır. Yüzey morfolojisi SEM ile karakterize edilmiş, ortalama pürüzlülük değerleri (RMS) AFM ile ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda hava ortamında su temas açısı değeri 8o ve su altında hekzadekan ve diklorametan sıvıları ile temas açısı değerleri sırasıyla 170° ve 156° olarak bulunmuştur. Sonuç olarak hava ortamında superhidrofilik ve su altında süperoleofobik ışık geçiren ve mekanik olarak dayanımı olan PAA-TEOS Ormosil kaplamaları üretilmiştir.

The existence of surfaces where oil-water separation can be made is needed because oil contamination and impurities damage nature. In this thesis, superhydrophilic and underwater superoleophobic light-transmitting thin film surfaces were produced in a mechanically stable air environment by sol-gel method in a low-cost single step and in a single reactor. Poly Acrylic acid / Tetra ethyl ortho silicate (PAA/TEOS) hybrid thin films were produced by simultaneous polymerization between organic monomer and alkoxysilane. This simultaneous polymerization includes both the radical polymerization of the organic monomer acrylic acid and also the condensation polymerization with alkoxysilane. Ammonium persulfate (APS) is used as an initiator for radical polymerization, while NaOH is a catalyst for the sol-gel reaction. As a result of a one-step, single-reactor reaction, PAA-TEOS Organic Inorganic sol-gel product (Ormosil) was coated on glass coverslips by spin coating method at room temperature at 3000 rpm rotation speed. The run was optimized by changing the AA/TEOS molar ratios. The surface characterization of the produced PAA-TEOS Ormosil thin films was made by water contact angle, underwater hexadecane contact angle and light transmittance measurements in air. Surface morphology was characterized by SEM, mean roughness values (RMS) were measured by AFM. As a result of the measurements, the water contact angle value in air was found to be 8o, and the contact angle values with hexadecane and dichloromethane liquids under water were found to be 170° and 156°, respectively. As a result, PAA-TEOS Ormosil coatings, which are superhydrophilic in air and superoleophobic under water, transmit light and are mechanically resistant.