Kağıt ve selüloz sanayi için stiren-akrilat kopolimeri esaslı yüzey tutkallama malzemesi geliştirilmesi
The development of styrene-acrylate copolymers based sizing materials for the paper and pulp industries
Yazar: MEHLİKA ÖZDEMİR ALP
Danışman: PROF. DR. VELİ DENİZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada, polimerik yüzey tutkallama malzemesi olarak kullanılmak üzere stiren--2 etil hekzil akrilat kopolimerinin emülsiyon polimerizasyonu ile üretimi gerçekleştirilmiştir. Monomer olarak stiren (%70) ve 2-etil hekzil akrilat (%30) stokiyometrik oranda kullanılmıştır. Emülgatör olarak dört farklı etoksile amin çeşidi seçilmiş ve bu emülgatörler kopolimerizasyonda üç farklı oranda kullanılmıştır. Bu sistemde başlatıcı olarak potasyum persülfat (K), toplam monomer miktarının %1'i oranında kullanılmış ve on iki farklı kopolimer sentezlenmiştir. Bu deneyler daha sonra başlatıcı çeşidi değiştirilerek yani 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride (A) kullanılarak tekrar edilmiş ve oniki adet daha farklı kopolimer geliştirilmiştir. Elde edilen emülsiyon polimerlerinin özelliklerinin belirlenmesi için, mol kütlesi tayini, yapısal analiz ve ısıl karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. Daha sonra üretilen stiren-2 etil hekzil akrilat kopolimerleri kağıt kaplama malzemesi olarak kullanılmış ve bu malzemenin yüzey özelliklerine etkileri incelenmiştir. Genel olarak, K başlatıcılı ve ağırlıkça % 3 emülgatör içeren tepkimeler hariç, tüm sentez tepkimelerinde homojen emülsiyonlar elde edilmiştir. Tg değerlerine bakıldığı zaman, emülgatör miktarı %3'ten, %7'ye çıkarıldığında Tg değerleri K başlatıcı ile artarken A başlatıcı ile azalmıştır. Aynı emülgatör tipinde A başlatıcı kullanılan örneklerde K başlatıcısına göre daha küçük tanecik (partikül) yarıçapı değerleri gözlenmiştir. SEM sonuçları incelendiğinde, üç farklı emülgatör ile elde edilen kopolimerler ile kaplanan kağıtların lifli yapılarını korudukları ve benzer görünüme sahip oldukları gözlenmiştir. Tüm kopolimerler arasında en düşük sıvı emiciliği E-3 emülgatörünün %10 oranında kullanılmasıyla ve A başlatıcı ile üretilen kopolimer (E-3/10/A) ile kaplanan kağıtta elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Emülsiyon, Kağıt ve Selüloz, Polimerizasyon, Stiren-Akrilat, Yüzey Tutkallama.

Abstract:
In this study, styrene-2-ethyl hexyl acrylate copolymer based surface sizing materials were developed for using paper sizing materials by emulsion polymerization. Styrene (30%) and 2-ethyl hexyl acrylate(70%) were used as monomers at stokiometric rate. Four different ethoxylated amine type as emulsifier at three different level were used. Potassium persulfate (K) was charged as initiator by weight of the total amount of monomer system at 1% rate and twelve different copolymer were synthesized. Initiator type has been changed to 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride (A) and twelve copolymer samples were obtained from this set. The synthesized polymer properties were characterized by using molecular weight determination, thermal characterization and structural analysis techniques. Then, synthesized styrene-2 ethylhexyl acrylate copolymer used as a paper sizing material on the paper and the performance of sized papers were characterized. In general, homogenous emulsions were obtained in all synthesis reaction except for in case of K initiator and 3% by weight emulsifier were used. While copolymer Tg values with initiator K increased by decreasing emulsifier amount, Tg values of copolymer with initiator A decreased. Copolymer samples with initiator A had lower particle sizes than samples with initiator K at same emulsifier were used. When SEM results are analyzed that the paper coated with synthesized copolymers with three different emulsifier retained their fibrous structures and had similar appearances. The lowest liquid absorbency was found when E-3 emulsifier at 10% wt. and initiator A (E-3/10/A) were used among the all of copolymers.
Keywords: Emulsion, Paper and Pulp, Polymerization, Styrene-Acrylate, Surface Sizing.