Gaz ayırma işlemleri için modifiye poliimid membran geliştirilmesi
A Study on the development of modified polyimide membrane systems for gas separation processes
Yazar: MEHTAP ŞAFAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Gaz ayrıştırma = Gas seperation ; Membranlar =   ; Membranlar = Membranes ; Poliimidler = Polyimides ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes

Özet:
ÖZET Gaz Ayırma İşlemleri İçin Modifiye Poliimid Membran Geliştirilmesi Polimerik membranların gaz ayıranında kullanılabilirliği uzun zamandır bilinmektedir. Fakat, membran gaz ayırma proseslerinin yaygınlaşmasının karşısındaki en büyük engel seçici geçirgen membranların olmamasıdır. Kompozit membranların geliştirilmesi ile bundan evvelki sistemlerin karşılaştığı güçlüklerin üstesinden gelinmiştir. Bu çalışmada gaz ayırmada kullanılabilecek, ince ayırıcı tabakaya ve yüksek mekaniksel ve ısıl özelliklere sahip polimerik membranlar hazırlanmıştır. Polimer matrisi içerisine silika gibi partiküllerin ilavesi ile poliimid-siloksan yapısında iyileştirilmiş özelliklere sahip malzemeler elde edilmiştir. Piromellitik dianhidrit ve 4,4-Oksidianilin'den hazırlanan PMDA-ODA poliimidi ve farklı oranlarda trimetoksivinil silan içeren poliimid-siloksan yapışım hazırlayarak silika yapısının membranın karakterizasyonunu nasıl değiştirdiği incelenmiştir. Silisyum içeren poliimid-siloksan yapısında modifiye poliimidler poliamik asitin farklı oranlarda trimetoksivinil silan bileşiği ile çapraz bağlanması ile elde edilmiştir. Modifiye poliimidlerin özelliklerinin karşılaştırılabilmesi amacıyla, poliamik asitin ısıl imdizasyonu sonucunda silisyum içermeyen poliimidler hazırlanmıştır. Tüm filmler aplikatör ile cam plakalar üzerine çekilerek hazırlanmıştır. Elde edilen filmlerin yapısal özelliklerinin aydınlatılmasında FTIR, TGA, DSC ve SEM analiz teknikleri kullanılmıştır. Numunelerin termal gravimetrik analizi (TGA) 10 °C/dk ile 650 °C'ye kadar incelenmiştir. Camsı geçiş sıcaklıklarına DSC cihazı ile 360 °C'ye kadar N2 ortamında bakılmıştır. SEM analizi ile tanecik dağılımı incelenmiştir. Sonuç olarak poliamik asit üzerinden hazırlanan silisyum içeren modifiye poliimid-siloksan filmlerde, ısıl özelliklerin poliimid filmlere göre daha üstün olduğu tespit edilmiştir. VIII

Abstract:
SUMMARY A Study on the Development of Modified Polyimide Membrane Systems for Gas Separation Processes The usage of polymeric membranes in gas separation processes has been known for a long time. However the biggest problem in the wide spread usage of the membrane gas separation processes is the nonselectivity of the membranes. The difficulties have been overcome by the development of composite membranes. In this study, polymeric membranes which have high mechanical and thermal characteristics, are prepared. With the addition of particulates, such as silica, in polymer matrix the substances with the features of enhanced polyimide-siloxane structure are prepared. The way the silica structure is loaded, the membranes, and the chracterization the PMDA-ODA polyimide containing 4,4-oxydianiline and pyromellitic anhydride and the polyimide-siloxane structure containing trimehoxyvinylsilane in different ratios are studied. The modified polyimides in the structure of polyimide-siloxane containing silica have been prepared by the cross-linking of polyamic acid with different amounts of trimethoxyvinylsilane. Polyimides which do not contain silica has been prepared by thermal imidization of polyamic acid. All the films have been prepared by an applicator onto a glass plate. FTIR, TGA, DSC and SEM analysis techniques have been used in the investigation of the structural characteristics of the films. The thermo gravimetric analysis (TGA) of the samples has been carried out by a ramp rate of 10 °C/min and up to 650 °C. The glass transition temperatures have been determined in N2 envirament with the DSC equipment. The particulate dispersion has been examined with SEM analysis. As a conclusion, modified polyimide-siloxane films containing silica over polyamic acid, the thermal characteristics are found to be better than the polyimide films. TâSv Wnit1^ ®M IX