TARIFNAME Poli(Dimetil vinilfosfonik asit-vinil imidazole) Kopolimerinin Güç Tutusur Malzeme Yapiminda Kullanimi Teknik Alan Bulus, tekstil, yapi- insaat, kablo ve tel üretimi, elektrik-elektronik aletler, tasimacilik ve otomotiv gibi alanlarda poIi(DimetiI vinilfosfonik asit-vinil imidazole) kopolimerlerinin güç tutusur malzeme yapiminda kullanimi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Güç tutusurluk etkisine ihtiyaç duyulan çesitli sektörlerde, güç tutusur polimerik malzemeler, halojen içeriklerinden dolayi çevre dostu olarak kabul görmemektedir. Teknik alanda sentezlenen ve ticaretlestirilmis bazi güç tutusur kimyaIIarda zararli kimyasal olarak nitelendirilen halojen gruplari yer almaktadir. Oysa alev ve isinin etkilerinden korunmak önem arz etmekte, buna yönelik önlem gelistirmek üzere, yeni polimerik malzemeler ve üretim yöntemleri üzerinde durulmaktadir. Teknigin bilinen durumuna yönelik gerçeklestirilen patent ve literatür arastirmasinda saptanan dokümanlar asagida özetlenmistir. iyilestirilmis kürlenebilir reçine açiklanmaktadir. Söz konusu dokümanda açiklanan monomerlerden biri vinil ester gruplarina sahiptir. Bununla birlikte, sadece polyester üzerine uygulanabilen bir malzemeden bahsedilmektedir. JP6740101 82 numarali patent basvurusu, güç tutusur özellikli malzeme üretim yöntemi ile ilgilidir. Söz konusu basvuruda monomerlerden biri, borik asit türevidir. Sonuç olarak, yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren, güç tutusur bir malzeme ile ilgilidir. Bulusun ana amaci, içeriginde yer alan kimyasallar açisindan çevreci ve ekonomik olma teknik etkisi saglayan güç tutusur malzeme sentezlemektedir. Bulusun sentez asamasinda 2 farkli yoI izlenilmistir. Ilki çözücüsüz reaksiyon ortami digeri ise deneysel kosullardan kaynakli patlama riski düsük sicaklik ve kaynama noktasi düsük çözücüIer seçilmis qup, bahsedilen riskler minimuma indirilmistir. Bulusun bir diger amaci, zararli kimyasal olarak nitelendirilen halojen gruplarini içermeyen bir güç tutusur malzeme elde etmektir. Bulusun bir diger amaci, tekstil, yapi - insaat, kablo ve tel üretimi, elektrik-elektronik aIetIer, tasimacilik ve otomotiv gibi alanlarda katki maddesi olarak dogrudan veya dolayli olarak belli oranlarda kullanilabilir güç tutusur malzeme üretmektir. Bulusta, kuIIaniIan kimyasallar farkli oranlarda, minimum çözücü kullanilarak güç tutusur malzemeyi sentezlenerek hem çevreci hem de ekonomik deney kosullari belirlenmektedir. Bulus, teknigin bilinen durumunda yer alan dokümanlarin aksine ester türevi kullanilmayan, vinil imidazolde ester iskeleti içermeyen, oksijen bulunmayan monomer ihtiva etmektedir. Bununla birlikte, kopolimer çesidi de teknigin bilinen durumundan farklidir. Ek olarak, sentez kosullari (pH, zaman, sicaklik vb) ve sentezlenen polimerik güç tutusur malzemenin uygulama materyelleri farklidir. Önceki teknikte, malzeme sadece polyester üzerine uygulanmasina ragmen bulusta %100 pamuk, pes-pamuk karisimi ve %100 polyester kumaslara uyguIanabiImektedir. Ayni zamanda farkli yöntemlerle (HT, Ram, JET, Plazma, UV cihazlari ve Soguk emdirme, Çektirme metodlari) kumas numuneIerine basarili bir sekilde aktarimi saglanmaktadir. Plazma yöntemi ile kumas üzerine plazma isini göndererek kumastaki aktif gruplari etkinlestirerek istenilen güç tutusur malzemeyi kumasa aktarimini ve kumas üzerindeki kaliciligi saglanmistir. Bazi çalismalarda plazma yöntemi ile boyaIarin Iife difüzyonunun kolaylastigi, yari boyanma süresinin azaldigi ve baglanan boyarmadde miktarinin arttigi belirtilmistir. Mevcut bulusta güç tutusur polimerik madde boya ile paralel düsünerek aktarimini saglanmistir. UV yönteminde, plazma yöntemi ile aynidir. Belirli bir dalga boyunda isin göndererek kumas üzerindeki gruplari aktiflestirip kumasa tutunumu saglanmaktadir. HT cihazi ile yüksek sicakliklarda (polyester için yaklasik 130 "C, pamuklu kumas için 90 (C) liflerin açilmasi ile madde liflere ha psolmaktadir. Ram ile belirli bir basinç ile malzemenin kumasa tutulumu saglanmaktadir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1*de DMPVI*nin FT-IR spekturumu verilmektedir. Sekil 2tde 31P- NMR spektrumu verilmektedir. Sekil 3*te polimerin TGA analizi verilmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusun tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak açiklanmaktadir. Bulus, tekstil, yapi - insaat, kablo ve tel üretimi, elektrik-elektronik aletler, tasimacilik ve otomotiv gibi alanlarda poli(Dimetil vinilfosfonik asit-vinil imidazole) kopolimerinin güç tutusur malzeme yapiminda kullanimi ile ilgilidir. Bulus konusu güç tutusur malzeme içeriginde Vinil piridin (VP), Dimetil vinilfosfonik asit (MetPA) ve Benzoil Peroksit bulunmaktadir. Güç tutusur malzeme, içerisine eklenecegi materyalin tercihen %1-20 araliginda ilave edilmektedir. Buna göre, içerisine eklenecegi materyale, söz konusu materyalin agirlikça tercihen % 0-100 araliginda vinil piridin (VP), % 0-100 araliginda dimetil vinilfosfonik asit (MetPA) ve % 0-100 araliginda benzoil peroksit yer almaktadir. Söz konusu poli(Dimetil vinilfosfonik asit-vinil imidazole) kopolimeri, katki maddesi olarak dogrudan veya dolayli olarak kullanilabilmektedir. Bu sayede, nihai ürüne güç tutusurluk özelligi kazandirilmaktadir. Bulusta, vinilfosfonik asit ve vinilimidazol karistirilarak materyale eklenmektedir. Bulusta metil vinilfosfonik asit ve vinilimidazoliün polimerlesmesi için gerek olan monomerler önem arz etmektedir. Polimerlesmenin baslamasi için baslatici olarak Azoizobütironitril, benzoil peroksit, amonyum persülfat, 2,2'-Azobis(4-metoksi-2,4-dimetiI valeronitril), 2,2'-Azobis (2-metil butironitril), N,N'-metilenbisakrilamid gibi baslaticilar kullanilabilmektedir. Sinerjik etkiyi arttirmak için Phosphonic acid, methyl-, bis[(5- ethyl- 2-methyI-2,2dioxido-1,3,2- dioxaphosphorinan-5-yl)methyl] ester, (5-ethyI-2-methyl- 1,3,2- dioxaphosphorinan-5-yl)methyl dimethyl phosphonate P-oxide ester, Phosphoric acid, mono- and di-C12- 14-aIkyI esters, Triphenylphosphine, Trioctylphosphine oksit, N- metiIoI diaIkiI fosfori propiyonamit, dihydroxy ethylene urea, Methylphosphonic acid, tribenzylphosphine, Tetra-n-butylphosphonium hydroxide, DiphenyI-1-pyrenyIphosphin, 2-(Diphenylphosphino)ethylamine maddeleri kullanilabilmektedir. Polimerlesme için gerekli süre, tercihen ortalama 5 saattir. Fakat sicakligin tepkime hizina etkisi nedeniyle bahsedilen süre reaksiyonun sicakligi ve kimyasaIIIarin oranlari degistirilerek farkli zaman araliklarinda da sentezlenebilmektedir. Reaksiyon sicakligi ve süresi, baslatici miktari ve monomer oranIiIari faklilastirilarak degistirilebilmektedir. Kullanilan metil fosfonikasit ve vinilimidazol kimyasallari farkli bir polimerizasyon türü olan süspansiyon polimerizasyonu ile de sentezlenebilir. Çevre dostu ve ekonomik olan distiIe su ile süspansiyon polimerizasyonuda yapilabilir. Ayni zamanda çapraz bag kimyasallari ile de polimerlesme reaksiyonu gerçektirilebilir. Reaksiyon kosullari, 0 °C ile 130 °C arasi sicaklik, 5 dakika ile 48 saat araliginda süre ile gerçeklesecek sekilde beIirIenmistir. Sentezlenen güç tutusur polimerik malzemenin reaksiyon düzenegi sicak su ceketli reaktörde kurulmus olup, basit sicak su akisi olan farkli bir düzenekte de sentezlenebilmektedir. Reaksiyon için gerekli sicaklik araligi, tercihen 0°C ile 130 °C arasinda degismektedir. Sentez oda kosullarinda gerçeklestigi için herhangi bir ek basinç yardimina gerek yoktur. Bulus kapsaminda sentezlenen malzemenin tekstil ve otomotiv uygulamalarinda polyester kumaslarda Iierre eriyik sekilde eklenip Iif olusumu saglanabilmektedir. %100 pamuklu kumaslarda sicak/soguk emdirme prosesleri ile birlikte jet, HT, plazma makinalarinin yardimi ile kumasa baglanma saglanmaktadir. Bu yöntemlerle amaç; yüksek sicakliklarda kumas yüzeyindeki lif açilmalarini saglayarak güç tutusur polimer malzemenin Iierre daha iyi nüfus etmesini saglamaktir. Bu yüzden çesitli yöntem ve cihazlarda deneme yapilmistir ve en iyi kumasa emilim saglanmistir. Poli(Dimetil vinilfosfonik asit-vinil imidazole) Poli(DMPVI) Polimerinin Sentezlenmesi ve Ka rakterizasyonu Asagida yer alan sentez ve karakterizasyon, herhangi bir sinirlayici etki olusturmaksizin, bulusa yönelik bilgi vermek adina açiklanmaktadir. Ürün farkli reaktör çesitlerinde sentezlenebilmektedir. Reaktör içerisine monomerler ve baslatici konularak 0-130 oC sicaklik araliginda monomerler reaksiyona sokularak istenilen nihai ürünün sentezi gerçeklestirilir. Ve gerekli durumlar da çapraz baglayicida ilave edilebilir. Reaksiyon süresi; sicaklik, basinç, monomer ve baslatici miktarlarina göre 5-900 dk arasinda degisebilir. Reaksiyon sonucunda kahverengi renkli güç tutusur (FR) ürünü elde edildi. Reaksiyon sicakligi ve süresi, baslatici miktari ve monomer oranlilari faklilastirilarak degistirilebilmektedir. Poli(Dimetil Vinilfosfonik Asit-Co-Vinil Imidazol) hem çözücü (toulen, su, benzene, methanol vb..) hem de çözüsüz ortamda sentezlenebilmektedir. alinmistir. Polimerlesmenin baslamasi için baslatici olarak Azoizobütironitril, benzoil peroksit, amonyum persülfat, 2,2'-Azobis(4-metoksi-2,4-dimetiI valeronitril), 2,2'-Azobis (2-metil butironitril) N,N'-metilenbisakrilamid vb. baslaticilar kullanilabilmek ile birlikte UV baslaticilar da tercih edilmektedir. UV baslatici ile reaksiyonun baslama süresi kisalmakla birlikte yan ürün olusumunu en aza indirip hedeflenen üründe dönüsümünü saglamaktadi r. Sinerjik etkiyi arttirmak için Phosphonic acid, methyl-, bis[(5- ethyl-2-methyl-2,2dioxido- 1,3,2- dioxaphosphorinan-5-yl)methyI] ester (5-ethyI-2-methyI-1,3,2- dioxaphosphorinan-5-yl)methyl dimethyl phosphonate P-oxide ester, Phosphoric acid, mono- and di-C12- 14-alkyl esters, Triphenylphosphine, Trioctylphosphine oksit, N- metilol dialkil fosfori propiyonamit, dihydroxy ethylene urea, Methylphosphonic acid, tribenzylphosphine, Tetra-n-butylphosphonium hydroxide, Diphenyl-1-pyrenylphosphin, 2-(Diphenylphosphino)ethylamine maddeleri kullanilabilmektedir. Monomer oranlari degistirilerek ayni sonuçlar elde edilmistir. Bu oranlar mol olarak DMVPA/VPA 1:99, 99:1 araligindadir. Sentezlenen kopolimerin yapi analizi FT-IR ve 31P-NMFt ile aydinlatilmistir. Sekil 1*de DMPVI*nin FT-IR spekturumu verilmektedir. Sekil 21de 31P-NMFt spektrumu verilmektedir. Polimerin 31P-NMFt analizinde yaklasik 21 ppm*de gelen pik fosfonik asit yapisindan gelen P:O aittir ve 30 ppm de gelen pik yogunlugu ise P-O-P grubunun pikidir. Piklerdeki kaymalar metil grubunun varligindan kaynaklidir (Sekil 2). Emdirilmis kumasin TGA analizi de sekil Gida verilmektedir. Karaterizasyon ve bulusun anlasilmasina yardimci olmak üzere, asagidaki açiklamalar ve tablolar sunulmaktadir. imidazole)/saf su) olacak sekilde hazirlanan güç tutusur çözeltisi soguk emdirme yöntemi uygulanarak malzemenin kumasa tutunumu saglanmistir. Yapilan LOI testine göre islem uygulanmamis %100 pamuklu kumasin LOI deger 18.3 iken bulusa konu malzeme yukarda açiklanan yöntem ile %100 pamuklu kumasa uygulanmis LOI test sonucu 30,2 Test kosullari ve standartlari asagidaki verilmistir. TR TR TR