Amaç: Bu çalışmanın amacı, alüminyum tabanlı metalik yüzeyler için Bisfenol-A(BPA)'ya
alternatif olarak yeni biyobazlı epoksi-nanokompozit kaplamaların elde edilmesi.
Materyal ve Yöntem: Bu çalışma, Ocak-Aralık 2020 tarihleri arasında Aydın Adnan Menderes
Üniversitesi, Kimya Bölümünde (Aydın, Türkiye) gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, epoksi
fonksiyonelleştirilmiş tung yağı (ETO), tung yağının, glisidil metakrilat (GMA) ile 2,4,6-tris
(dimetilaminometil)fenol ve fenotiyazin varlığında Diels-Alder reaksiyonu ile sentezlenmiştir.
Daha sonra, yeni epoksi-nanokompozit kaplamalar, epoksi fonksiyonelleştirilmiş tung yağı’nın
(ETO) çapraz bağlama ajanı olan iki farklı polieteramin ile (Jeffamine T403 ve ED900)
reaksiyonundan, nanopartikül olarak grafen, fulleren ve karbon nanotüpler (CNT’ler) kullanılarak
başarıyla elde edilmiştir. Kürlenme sıcaklığı olarak 4 farklı sıcaklık kullanılmıştır.
Bulgular: Epoksi reçine ve yeni nanokompozitlerin karakter analizlari IR, 1H NMR, 13C NMR,
DSC ve TGA teknikleri kullanılarak yapılmıştır. Epoksi-amin nanokompozitlerin 420 oC’ye kadar
termal karaklılık gösterdiği TGA analizi ile tesbit edilirken, bu sertleşmiş filmlerin, DSC
analizlerinde camsı geçiş sıcaklıkları (Tg) gözlenmemiştir. Elde edilen yeni epoksi-nano
kaplamaların mekanik özellikleri, sarkaç sertliği, kalem sertliği, çapraz yapışma, çekme yapışma
ve darbe direnci gibi farklı testlerle tesbit edilmiştir. Genel olarak, epoksi-amin
nanokompozitlerden 120 °C'de CNT ile hazırlanan kaplamalar en yüksek sarkaç sertliği değerlerine
sahip olurken, diğer mekanik özellikler açısından herhangibir farklılık gözlenmemiştir. Tüm
sistemler, ASTM standartlarına göre iyi çapraz yapışma (5B), kalem sertliği (> 6H), çekme
yapışması (> 2 lb/in2
) ve darbe dirence (> 40) özelliklerine sahiptir.
xii
Sonuç: Yeni epoksi-amin nanokompozit kaplamalar mükemmel termal kararlılık sergilemiştir.
Ayrıca, tüm kürlenmiş filmler, iyi yapışma, sertlik ve darbe direnci özelliklerine sahiptir.
Mükemmel termal kararlılık ve iyi mekanik özelliklerinden dolayı yiyecek ve içecek kutularının iç
yüzeylerinde kullanılan BPA esaslı epoksi kaplamalara alternatif olabilirler.
Objective: The aim of this study is to synthesize new biobased epoxide-nanocomposite coatings
as an alternative to BPA for aluminum surfaces.
Material and Methods: The study was conducted in Aydin, Turkey, between January-December
2020. In the first step, epoxy functionalized tung oil (ETO) was prepared from the reaction of tung
oil with glycidyl methacrylate (GMA) in the presence of phenothiazine as a catalyst via the Diels Alder reaction. Subsequently, these new epoxide-nanocomposite coatings were successfully
synthesized from the reaction of an epoxy functionalized tung oil (ETO) and two different
polyether amines (Jeffamines T403 and ED900) as cross-linking agents, catalized by 2,4,6-tris
(dimethylamino-methyl) phenol, premixed with graphene, fullerene, and carbon nanotubes (CNTs)
as nanoparticles. Four different curing temperatures were applied.
Results: Epoxide resin and the new nanocomposites were identified via 1H NMR, 13C NMR, IR,
DSC and TGA analyses. While thermal stability of epoxide-amine nanocomposites are observed
up to 420 °C according to TGA analysis, these cured films are displayed no glass transition points
(Tgs) by DSC. The determination of the mechanical properties of the resulting nano coatings was
accomplished by pendulum hardness, pencil hardness, cross-hatch adhesion, pull-off adhesion,
impact and reverse impact resistance tests. Whereas, the epoxide-amine nanocomposite systems at
120 °C with CNT have the highest pendulum hardness values, there are no big differences in terms
of the other mechanical properties. The all systems display good crosshatch adhesion (5B), pencil
hardness (> 6H), pull-off adhesion (> 2 lb/in2
), impact and reverse impact resistance (> 40)
according to the ASTM standards.
xiv
Conclusion: New epoxide-amine nanocomposite coatings exhibit excellent thermal stability. All
the cured films showed good adhesion, hardness, and impact resistance properties. They can be
used as alternative coatings instead of BPA based epoxy resins in various coating systems in food
and beverage industries due to their excellent thermal stability and good mechanical properties.
