Usability of Phenol and Boron-Based Environmentally Friendly Pigment as Paint for Marine Vehicles

Öz

Due to the fact that Turkey is a country surrounded by seas, the paints used in marine vehicles become very important. It is necessary to control the emission limitations of antifouling paints containing Cu2O2 and it is foreseen that the use of eco-friendly antifouling paints that do not contain copper will be mandatory. The antifouling paint pigment used in marine vehicles will first be synthesized from national sources and thus the need in the antifouling paint market will be met. In this study, firstly, the synthesis parameters of phenyl fluoroborate, one of the special boron compounds were determined and then the usability of the obtained pigment in paint and its antibacterial properties were tested with the disc method. Phenol and fluoroboric acid were used as reactants in the synthesis of phenyl fluoroborate by wet method and H2SO4 was preferred as catalyst. Mole ratio of reactant ((nC6H5OH / nHBF4) = 1:1; 1,5:1; 2:1 and 2,5:1), temperature (30 °C, 35 °C, 40 °C, 50 °C and 60 °C) and reaction time that affect the reaction yield as synthesis parameters were investigated. FT-IR and BF4- ion selective electrodes were used for characterization studies. Phenyl fluoroborate was synthesized with 62% yield at a mole ratio of reactants of 2:1, 35 °C and 90 minutes. The pigment was converted into a solvent-based antifouling paint with an epoxy type binder and kept its paint form when immersed in sea water. Antibacterial activity was investigated using the agar disc diffusion method, and while the antibacterial property due to diffusion was not observed in the paint sample, the phenyl fluoroborate pigment showed antibacterial property.

Anahtar Kelimeler

• Phenyl fluoroborate
• boron
• antifouling paint

Fenol ve Bor Esaslı Çevre Dostu Pigmentin Deniz Araçlarında Boya Olarak Kullanılabilirliği

Öz

Türkiye, etrafı denizlerle çevrili bir ülke olması sebebiyle deniz araçlarında kullanılan boyalar oldukça önemli hale gelmektedir. Cu2O2 içeren antifouling boyaların salınım sınırlamalarında kontrol gerekmektedir ve bakır içermeyen çevre dostu antifouling boyaların kullanımının zorunlu olacağı öngörülmektedir. Deniz araçlarında kullanılan antifouling boya pigmenti ilk olarak milli kaynaklardan sentezlenecek olup antifouling boya piyasasındaki ihtiyaç karşılanmış olacaktır. Bu çalışmada ilk olarak özel bor bileşiklerinden biri olan fenil floroborat sentez parametreleri belirlenerek daha sonra elde edilen pigmentin boyada kullanılabilirliği ve disk yöntemi ile antibakteriyel özelliği test edilmiştir. Yaş yöntem ile fenil floroborat sentezinde reaktant olarak fenol ve floroborik asit kullanılmış olup H2SO4 katalizör olarak tercih edilmiştir. Reaktant mol oranı ((nC6H5OH / nHBF4) = 1:1; 1,5:1; 2:1 ve 2,5: 1), sıcaklık (30 °C, 35 °C, 40 °C, 50 °C ve 60 °C) ve reaksiyon veriminde etkili reaksiyon süresi sentez parametreleri olarak incelenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları için FT-IR ve BF4- iyon seçici elektrot kullanılmıştır. Fenil floroborat, reaktant mol oranı, sıcaklık ve reaksiyon süresi sırasıyla 2:1, 35 °C ve 90 dakika olduğunda % 62 verimle sentezlenmiştir. Pigment epoksi tür bağlayıcı ile solvent bazlı antifouling boya haline dönüştürülmüş olup deniz suyunda bekletildiğinde boya formunu korumuştur. Antibakteriyel aktivite, agar disk difüzyon yöntemi kullanılarak incelenmiş olup boya halindeki numunede difüzyondan kaynaklı antibakteriyel özellik görünmezken fenil floroborat pigmenti antibakteriyel özellik göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Fenil floroborat
• bor
• antifouling boya

Kaynakça

1. [1] Yünlü, K. “Bor: Bileşikleri, Sentez Yöntemleri, Özellikleri, Uygulamaları. ”, [Boron: Its Compounds Synthesis Methods, Properties and Applications] Aydili Advertising Agency, Ankara, (2019).
2. [2] Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü, Strateji Geliştirme Daire Başkanlığı “Bor Sektör Raporu”, 5/2021, 1-37.
3. [3] İpek, D., “Bakır floroborat sentezi ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği [Synthesis of copper fluoroborate and usability as flame retardant]”, (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2018).
4. [4] Aydın, D. Y., “Çinko floroborat sentezi ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği [Synthesis of zinc fluoroborate and usability as flame retardant]”, (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2015).
5. [5] Gürü, M., Güngör, G., Aydın, D. Y., Çakanyıldırım, Ç., “Calcium fluoroborate synthesis, determination of kinetics and flame retardant properties”, Boron, 6: 326-331, (2021).
6. [6] Aydın, Y. D., Gürü, M., Akkurt, M., “Investigation Of Synthesis Parameters Of Antimony Fluoroborate And Its Usability As A Flame Retardant For Cellulosic Fabrics”, Cellulose Chem. Technol., 55 (7-8): 893-900, (2021).
7. [7] Ceyhan, A. A., Bağcı, S., Baytar, O., Şahin, Ö., “Ammonium fluoroborate production and determination of production parameters”, Boron, 5: 63-72, (2020).
8. [8] Aydın, Y. D., Gürü, M., İpek, D., Özyürek, D., “Obtainment of copper(II) fluoroborate by high-energy impacted ball-milling”, Acta Physica Polonica A, 135: 888-891, (2019).

9. [9] Aydın, Y. D., Gürü, M., Ipek, D., Özyürek, D., “Synthesis and characterization of zinc fluoroborate from zinc flüoride and boron by mechanochemical reaction”, Arabian Journal of Science Engineering, 42: 4409-4416, (2017).
10. [10] Biberoğlu, R., “Kobalt floroborat sentezi ve alev geciktirici olarak kullanılabilirliği [Synthesis of cobalt fluoroborate and usability as flame retardant]”, (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2020).
11. [11] Okay, O., “Antifouling İçeren Gemi Boyalarının Uluslararası Kurallar Çerçevesinde Kirletici Etkilerinin İncelenmesi”, Gemi Mühendisliği ve Sanayimiz Sempozyumu, (2004).
12. [12] Almeida, E., Diamantino, T. C., and de Sousa, O., “Marine paints: the particular case of antifouling paints”, Progress in Organic Coatings, 59:2-20, (2007).
13. [13] Chambers L.D., Stokes K.R., Walsh F.C. and Wood R.J.K., “Modern approaches to marine antifouling coatings”, Surface & Coatings Technology, 201: 3642–3652, (2006).
14. [14] Löschau, M., Kratke R., “Efficacy and toxicity of self-polishing biocide-free antifouling paints”, Environmental Pollution, 138: 260-267, (2005).
15. [15] Ercan M., “Bor Akrilat Bazlı Polimerlerin Sentezi, Karakterizasyonları ve Antifouling Deniz Boyalarında Kullanımı”, (Yüksek Lisans Tezi), İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, (2016).
16. [16] Yebra, D. M., Kiil, S., and Dam-Johansen, K., “Antifouling technology-past, present and future steps towards efficient and environmentally friendly antifouling coatings”, Progress in Organic Coatings, vol. 50, pp. 75-104, (2004).
17. [17] Leoni, P., Sommovigo, M., Pasqualli, M., Midollini, S., Braga, D., & Sabatino, P., “Coordinated water/ anion hydrogen bonds and Pd-H bond acidity in cationic palladium(II) aquo hydrides and the x-ray crystal and molecular structures of trans-[(Cy3P)2Pd(H) (H2O)]BF4 (Cy=cyclohexyl)”, Organometallics, 10(4): 1038-1044, (1991).