The Identification and Characterization of Unsaturated Polyester Resins Used in the Coating Industry/ Boya Endüstrisinde Kullanılan Doymamış Polyester Reçinelerin Belirlenmesi ve Karakterizasyonu

Year 2021, Volume: 14 Issue: 3, 1077 - 1086, 18.12.2021

Ayça Biçen , Nazlı Güvenç

https://doi.org/10.18185/erzifbed.948029

Abstract

Unsaturated polyester resins (UPRs) are chemical structures, consisting of relatively short polyester chains that are cross-linked by longer chains of vinylic material such as styrene. Saturated and unsaturated components are mostly composed of phthalic acid and maleic anhydride. Furthermore, vinyl monomers and diols constitute the structure of UPRs. As a consequence, a variety of diols and acids might be used for the polymerization of unsaturated polyesters depending on properties desired for the final product. The identification of degradation products of UPRs is of significance to investigate different properties of unsaturated polyesters as a result of their structures. Gas chromatography with Mass Spectroscopy equipped with pyrolysis provides an important technique for the identification and characterization of UPRs. In this study, initially the UPRs were analyzed with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) to characterize the specific peaks that belong to UPRs. Afterwards, all anhydride, acid and diol groups participating in the structure of different UPRs were characterized by Pyr-GC/MS method. Degradation products of each resin were characterized and the obtained results were compared with monomer references. In addition, a special reaction mechanism was observed between cyclopentadiene and dimethyl maleate that forms dimethyl-5-cis-norbornene-2-3-dicarboxylic acid due to methylation process as a sampling method. These findings might lead to the development of unsaturated polyester resins with different types of monomers and properties in the coating industry.

Doymamış polyester reçineleri (UPR'ler), stiren gibi daha uzun vinil yapılı malzeme zincirleriyle çapraz bağlanmış nispeten kısa polyester zincirlerinden oluşan kimyasal yapılardır. Doymuş ve doymamış bileşenler çoğunlukla sırasıyla ftalik asit ve maleik anhidrit monomerlerinden oluşur. Ayrıca, vinil monomerler ve dioller, UPR'lerin yapısını oluşturur. Sonuç olarak, son ürün için istenen özelliklere bağlı olarak doymamış polyesterlerin polimerizasyonu için çeşitli dioller ve asitler kullanılabilir. UPR'lerin bozunma ürünlerinin belirlenmesi, doymamış polyesterlerin yapılarının bir sonucu olarak farklı özelliklerini araştırmak için önemlidir. Piroliz ile kombinlenmiş gaz kromatografisi - kütle spektrometresi (Pyr-GC/MS), UPR'lerin belirlenmesi ve karakterizasyonunda için önemli bir role sahiptir. Bu çalışmada, başlangıçta UPR'ler, UPR'lere ait spesifik pikleri karakterize etmek için Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ile analiz edildi. Ardından, farklı UPR'lerin yapılarındaki tüm anhidrit, asit ve diol grupları Pyr-GC/MS yöntemi ile karakterize edilmiştir. Her reçinenin bozunma ürünleri karakterize edilmiş olup, elde edilen sonuçlar monomer referansları ile karşılaştırıldı. Ayrıca, metilasyon işlemi ile örnekleme sırasında siklopentadien ile dimetil maleat arasında dimetil-5-cis-norbornen-2-3-dikarboksilik asit yapısını oluşturan olarak özel bir reaksiyon mekanizması gözlemlendi. Bu bulgular, boya endüstrisinde farklı tipte monomerlere ve özelliklere sahip doymamış polyester reçinelerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.

Keywords

Unsaturated Polyester resin, Pyrolysis-GCMS, FT-IR, Characterization, Organic Coating.

References

• Referans1 R.Alabbas, W. Khalil, S. Alhariry (2017), Synthesis and Characterization of Unsaturated Polyester Resin and Studiying Their Thermo Properties, Chemistry and Metarials Research.
• Referans2 Y.S. Yang and L.J. Lee (1988), Microstructure Formation in the Cure of Unsaturated Polyester Resins, Polymer.
• Referans3 J.H. Aurer and A. Kasper (2003), Unsaturated Polyester Resins,Polymers with unlimited possibilities, Die Bibliothek der Technik.
• Referans4 Ma et al. (2014), Application of Pyrolysis Gas Chromatography/Mass Spectrometry in Lacquer Research: A Review, Polymers.
• Referans5 R.A. Parıldar and A.Biçen (2012), Characterization of tertiary amine and epoxy functional all-acrylic coating system, Progress in Organic Coatings.