Suda çözülebilir çapraz bağlı polimerlerin dispersiyon polimerizasyonu ile sentezi ve kağıt üretiminde farklı uygulamalardaki performansları
The synthesis of water soluble cross linked polymers by dispersion polymerization and their performance in various applications in papermaking
Yazar: SEDAT ONDARAL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA USTA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Kağıt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Dispersiyon polimerleşmesi = Dispersion polymerization ; Kaolin = Kaolin ; Kağıt endüstrisi = Paper industry

Özet:
Suda çözülebilir çapraz bağlı katyonik polimerlerlerin (ÇBKP) sentezi veuygulamasının amaçlandığı tez kapsamında öncelikle, ÇBKP'ler dispersiyon polimerizsyonuile sentezlenmiştir. Monomer olarak akrilamid (AAm) ve diallildimetilamonyum klorür(DADMAC), çapraz bağlayıcı olarak metilen bis akrilamid (MBA) ve stabilizör olarak polivinilprolidonun(PVP-40) kullanıldığı polimerizasyonlar tert-bütanol (TBA)/su (1.3/1)ortamında, 2,2-azobisisobutironitrile (AIBN) başlatıcısı kullanılarak serbest radikaloluşumuyla gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalarda, PVP, MBA, AIBN ve monomerkonsantrasyonlarının polimerizasyona ve sentezlenen polimer özelliklerine etkileribelirlenmiştir.Sentezlenen polimerlerden bazılarının kağıt endüstrisinde farklı uygulama alanlarındakiperformansları belirlenmiş ve ticari olarak yaygın kullanımı olan poli-diallildimetilamonyumklorür (P-DADMAC) ve katyonik poliakrilamidle (KPAM) karşılaştırılmıştır. P-31 ve P-36nın hem kaolin tutunumunda hem de lif-kaolin süspansiyonun drenajında P-DADMAC' akıyasla daha etkili olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte, KPAM sahip olduğu yüksekmolekül ağırlığı nedeniyle tutunumda ve drenajda daha yüksek performansa sahip olduğutespit edilmiştir. ÇBKP' lerin lif üzerine çözülmüş ve koloidal madde (ÇKM)adsorpsiyonunda etkili olduğu ve SiO2 model yüzeyde yakın molekül ağırlığına sahip lineerpolimerlerden daha kalın tabaka oluşturup daha fazla ÇKM adsorpsiyonuna neden olduğubulunmuştur. Bunlara ilaveten, polimerlerin kağıt dirençlerine etkisi incelenmiş veÇBKP'lerin KPAM' den daha fazla direnç artışı sağladığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, tezkapsamında gerçekleştirilen çalışmalarda suda çözülebilir ÇBKP'lerin dispersiyonpolimerizasyonu ile kolayca sentezlenebileceği ve sentezlenen polimerlerin kağıt endüstrisiiçin yük yoğunluğu ve molekül ağırlığına bağlı olarak lineer polimerlerden daha avantajlıolduğu ortaya konmuştur.Anahtar Kelimeler: Dispersiyon Polimerizasyonu, ÇBKP, Tutunma, Drenaj, ÇKM.

Abstract:
In this study, the water soluble cross-linked cationic polymers were synthesized withdispersion polymerzatin method and their applications were investigated. Acrylamide (Am)and diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) as monomers, N,N?-methylene-bisacrylamide(MBA) as the cross-linker, polyvinylprolidone (PVP) as the stabilizator and 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) as the initiator were used in polymerization. Dispersiyonpolymerization was carried out with free radical formation in mixture of tert-butanol(TBA)/water. The effects of PVP, MBA, PVP and initial monomer concentrations onpolymerization and polymer properties were studied.The performances of some synthesized polymers in papermaking applications wereinvestigated and results were compared with performances of poly-diallyldimethylammoniumchloride (P-DADMAC) and cationic polyacrylamide (KPAM). It was determined that P-31and P-36 were better than P-DADMAC in kaolin retention and drainage of fiber-kaolinsuspension. However, KPAM gave better results than all polymers. The synthesized polymerswere found to be effective in fixating the dissolved and colloidal materials onto fibers. QCMDresults showed that these polymers formed thicker layer onto SiO2 surfaces. Thus, largeramount of dissolved and colloidal materials adsorbed on polymeric layer. Additionally, theeffects of polymers on strength of paper were examined and synthesized polymers gave betterpaper strength than KPAM. Consequently, the experiments showed that water soluble crosslinkedpolymers were synthesized simply with dispersion polymerization and hadadvantageous over the linear polymers.Key words: Dispersion Polymerization, Water Soluble Cross-linked Polymers, Retention,Drainage, Dissolved and Colloidal Materials