Ultrasonik poliakrilamit zincir kırılmasına konsantrasyonun etkisi
The effect of concentration on ultrasonic polyacrylamide chain scission
Yazar: KENAN DANIŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ ÖZHAN AKYÜZ
Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Polimer degradasyonu süreci; sıcaklık uygulaması, ışık, çeşitli kimyasallar ve ultrasesle verilen bir polimer zincirinde herhangi bir değişimle ilgilidir.

Ultrasonik polimer degradasyonu diğer degradasyon tekniklerinden farklı olarak polimer zincirlerinin tercihen ortadan kırılmaları ve limit molekül ağırlığının varlığından dolayı farklı özelliklere sahiptir. Polimerlerin ultrasonik degradasyonunun çözelti içinde mikro kabarcıkların büyümesi ve çökmesi yani kavitasyon tarafından yaratılan hidrodinamik kuvvetlerin sonucunda oluştuğu genel olarak kabul edilmektedir.

Polimer degradasyonunda polimerlerin molekül ağırlığı azalır ve bir limit molekül ağırlığı, limit viskoziteye doğru yaklaşır. Bundan dolayı polimer degradasyonu molekül ağırlığı ya da viskozitedeki değişimle ifade edilebilir.

Bu çalışmanın amacı online viskometrik izleme kullanarak çözelti içinde ultrasonik zincir kırılmasını kinetik olarak karakterize etmek ve degradasyon sürecine başlangıç polimer konsantrasyonu etkilerini bulmaktır. Online viskometrik izleme metodu degradasyonun her anında viskoziteyi verir ve literatürdeki teorik zincir kırılması modellerinin gözden geçirilmesini mümkün kılar.

Çalışmada bilinen molekül ağırlıklı suda çözünebilen yüksüz poliakrilamitin farklı polimer konsantrasyonları için çözelti içindeki sonikasyonu sürekli olarak izlenmiştir. Baramboim, OHM ve Giz modelleri için degradasyon sabitleri ve limit viskozite değerleri belirlenmiştir. Daha yüksek degradasyon sabitleri daha düşük poliakrilamit konsantrasyonlarında elde edilmiştir. Poliakrilamit konsantrasyonunun etkisi, konsantrasyonla birlikte viskozitedeki artış çözelti içinde zincirlerin daha az hareketli olmaları ve mikro kabarcıklar etrafındaki hidrodinamik kuvvetlerin daha küçük olması şeklinde yorumlanabilir.

Abstract:
Polymer degradation process is concerned with any change of a given polymer chain by the action of temperature, light, various chemicals and ultrasound.

The ultrasonic polymer degradation has unique properties in that the scission occurs preferentially at midpoints of the polymer chain and is the presence of a limiting molecular weight unlike other degradation techniques. It is generally accepted that the ultrasonic degradation of polymers is in the result of hydrodynamic forces created by cavitation, which is the growth and collapse of microbubbles in solution.

In polymer degradation, the molecular weight of polymers decrease and approaches a limiting molecular weight, limit viscosity. Therefore, polymer degradation is quantified by molecular weight or by change in the viscosity.

The objective of this study is to kinetically characterize the ultrasonic chain scission of polymers in solution by online viscometric monitoring and to find the effects of initial polymer concentration on the degradation process. Online viscometric monitoring method gives the viscosity at every moment of the degradation and make possible to review theoretical models of chain scission in literature.

In the study, uncharged water soluble polyacrylamide of known initial molecular weight have been continuously monitored under sonication in solution for different polymer concentrations. The degradation constants and limiting viscosity values for Baramboim, OHM and Giz models were determined. Higher degradation constants were obtained at lower polyacrylamide concentrations. The effect of polyacrylamide concentration can be interpreted in the increase in viscosity with concentration, causing the chains to become less mobile in solution and hydrodynamic forces around the microbubbles be come smaller. The results obtained have been explained and discussed.