2-Hidroksietil metakrilat (HEMA) modifiye edilmiş stiren-bütil akrilat-akrilik asit emülsiyon polimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) modified styrene-butyl acrylate-acrylic acid emulsion polymers
Yazar: HÜLYA ÇINAR
Danışman: PROF. DR. BİLGE EREN
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Emülsiyon polimerleşmesi = Emulsion polimerization ; Hidroksietil metakrilat = Hydroxyethyl methacrylate ; Lateks = Latex ; Stiren akrilonitril = Styrene acrylonitrile

Özet:
Bu çalışmada, 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) monomeri kullanılarak yarı kesikli çekirdekli emülsiyon polimerizasyon yöntemi ile bir dizi hidroksil fonksiyonelleştirilmiş stiren (Sty)- bütil akrilat (BA)- akrilik asit (AAc) emülsiyon polimerleri (SBA) hazırlanmıştır. HEMA içeriğinin kütlece % 0'dan % 10'a artırılmasıyla polimer lateks yapısı, termal davranışı, film özellikleri ve morfolojisinde meydana gelen değişmeler FT-IR, 1H-NMR, TGA, DSC, MFFT, DLS ve SEM teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde anyonik/noniyonik yüzey aktif madde yapısı ve miktarının SBA-HEMA kopolimer lateksin özelliklerinde meydana getirdiği değişmeler incelenmiştir. Monomer emülsiyonuna HEMA ilavesi çekirdek oluşumu sonrasındaki besleme adımında yapılmıştır
HEMA içeriğinin kütlece % 0'dan % 10'a artırılmasıyla polimerlerin Tg değerlerinde  10-20 C artış oluşmaktadır.  HEMA miktarı sabit tutularak yüzey aktif maddelerin Tg değerlerine etkisi araştırıldığında anyonik yüzey aktif maddeler SLS veya SLES miktarlarının (toplam monomer kütlesine göre) kütlece % 0,9 dan % 6 ya artırılmasıyla Tg değerlerinde  1-2 C azalma meydana gelmektedir. Çalışılan HEMA ve yüzey aktif madde miktarlarında hazırlanan polimer lateksler için MFFT değerleri 0-7,6 C aralığında değişmektedir. HEMA içeriğinin kütlece % 0'dan % 10'a artırılmasıyla ortalama tanecik boyutunda artış meydana gelmektedir ve PDI değerleri homojen dağılıma işaret etmektedir. Hazırlanan bir grupta DLS ile belirlenen ortalama tanecik boyutu, HEMA içermeyen SBA lateks için 95,30 nm iken kütlece % 10 HEMA içeren lateks için 153,50 nm'dir. SLS veya SLES ile hazırlanan lateks serilerinde artan anyonik yüzey aktif madde miktarı ile birlikte tanecik çapı belirgin şekilde azalmakta fakat, ilave olarak nonyoniklerin kullanılması durumunda daha küçük tanecikler oluşmaktadır. PDI verileri SLES için % 3 ve üzeri miktaralarda ve nonyonik yüzey aktif madde olarak NP-10 kullanıldığında homojen tanecik dağılımının azaldığına işaret etmektedir.

Abstract:
In this study, a series of hydroxyl functionalized styrene (Sty)-butyl acrylate (BA)-acrylic acid (AAc) emulsion polymers were prepared via the semi-batch seeded emulsion polymerization method by using the 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) monomer. The changes in the polymer latex structure, thermal behavior, film properties and morphology by increasing the HEMA content from 0 % to 10 % by mass were determined using FT-IR, 1H-NMR, TGA, DSC, MFFT, DLS and SEM techniques. In the second part of the study, changes in the properties of SBA-HEMA copolymer latex depending on the anionic/nonionic surfactant structure and amount were investigated. The addition of HEMA to the monomer emulsion was made in the feeding step after nucleation.
Increasing the HEMA content from 0 % to 10 % by mass results in an increase of  10-20 C in the Tg values of the polymers. When the effect of surfactants on Tg values is investigated by keeping the amount of HEMA constant, a decrease of  1-2 C occurs in Tg values by increasing the amount of anionic surfactants SLS or SLES (according to the total monomer mass) from 0.9 % to 6 % by mass. The MFFT values for polymer latexes prepared in the studied amounts of HEMA and surfactant changes in the range of 0-7.6 C.  Increasing the HEMA content from 0 % to 10 % by mass results in an increase in average particle size and PDI values indicate homogeneous distribution. The average particle size determined by DLS in one of the prepared group was 95.30 nm for SBA latex without HEMA, while it was 153.50 nm for latex containing 10 % HEMA by mass. In the latex series prepared with SLS or SLES, the particle size decreases significantly with the increasing amount of anionic surfactant, but smaller particles are formed when nonionics are used in addition. PDI data indicate that homogeneous particle distribution is decreased for SLES at 3% and higher amounts and when NP-10 is used as a nonionic surfactant.