Hidrojellere emdirilmiş hidrofil sıvılar içeren yüzeylerin buz tutmama özellikleri
Anti-icing properties of hydrogel surfaces containing hydrophilic liquids
Yazar: EZGİ ŞENOL
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günlük yaşamın birçok altyapısını olumsuz etkileyen faktörlerden biri olan buz oluşumu/birikimi, uçak, gemi, rüzgar türbinleri, elektrik hatları, antenlerde, ekonomik kayıplara ve insan hayatına zarar verebilen birçok probleme neden olmaktadır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda hidrofilik sıvı emdirilmiş yüzeylerin buz birikimini azalttığı saptanmıştır. Bu nedenle, bu tez çalışmasında, sentez esnasında içinde gliserin, EG, DEG, EA ve TEA gibi hidrofilik sıvı içeren HEMA monomeri ve EGDM çapraz bağlayıcısı içeren hidrojeller sentezlenmiş ve bunlar bu hidrofilik sıvılar içinde dengeye gelene kadar şişirilerek oluşturulan membranların buz tutmama özellikleri -2  °C sıcaklıktaki iklimlendirme kabini içerisinde üzerlerine buz püskürtülerek incelenmiştir. Hidrojel sentezinde su ve hidrofilik sıvı da monomer karışımına eklenmiştir. EA solventi polimerizasyonu engellediği, DEG solventi ise hidrojelin mekanik mukavemetini gliserin ve EG'den daha düşürdüğü için buz birikim testlerine alınmamıştır. Sadece gliserin ve EG içeren hidrojel membranlar buz birikim testlerinde kullanılmıştır. Buz birikim deneme sonuçlarını karşılaştırabilmek için EG ve DEG solventleri su ile farklı oranlarda seyreltilip selülozik filtre kağıtlarına emdirilerek hazırlanan yüzeylerin buz tutmama özellikleri saptanmıştır. Buz birikim sonuçları referans malzemeler olarak kullanılan Teflon ve alüminyum yüzeylerin buz birikim sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Hidrojel içerisindeki EGDM oranının, emdirilen su veya hidrofilik solvent miktarının, emdirme sıcaklığının hidrojellerin şişme miktarı üzerindeki etkisi incelenmiş ve optimum değerler saptanmıştır. Buz birikim testleri sonucunda, etilen glikol emdirilen hidrojel membran yüzeylerinin, referans alüminyum yüzeye göre %92, PTFE yüzeye göre %90, gliserin emdirilen hidrojel membran yüzeylerine göre %76, %75'lik DEG+su karışımı emdirilen filtre kağıdı yüzeyine göre %69 ve %75'lik EG+su karışımı emdirilen filtre kağıdı yüzeyine göre %68 daha az buz birikimine sebep olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Ice formation/accumulation on surfaces are the factors that adversely affect many infrastructures of everyday life, cause economic losses and problems that can damage the human life. In recent years, it was shown that hydrophilic liquid-impregnated surfaces reduce ice accumulation. Hydrogels which are swollen in hydrophilic liquids are tested against ice accretion in this thesis. HEMA monomer, EGDM cross-linker and water, glycerin, EG, DEG, EA and TEA hydrophilic liquids were used to prepare hydrogel membranes which were swollen in hydrophilic fluids. Anti-icing properties of hydrogels were examined in a closed cabinet at -2 °C by spraying cold water onto them. Only glycerin and EG swollen hydrogel membranes were used in the ice accretion tests since EA solvent inhibited hydrogel formation and DEG solvent reduced hydrogel mechanical strength. Cellulosic filter papers were impregnated by EG and DEG solvents which were diluted with water at different ratios were used in the test in order to compare results of the hydrogel membranes. The effect of the ratio of EGDM in the hydrogel, the amount of impregnated water or hydrophilic solvent and the temperature of impregnation to the swelling ratio of the hydrogels were examined and the optimum values were determined. For the tests, the best performance was found for the hydrogel membrane surfaces impregnated with EG, where ice accretion was 92%, 90%, 76%, 69%, 68% lower than reference aluminum surface, PTFE surface, glycerin impregnated hydrogel membrane surfaces, filter paper surface impregnated with 75% DEG+water mixture and filter paper surface impregnated with 75% EG + water mixture.