Modifiye partiküller kullanılarak pıckerıng emülsiyonların hazırlanması ve gelişmiş özellikler gösteren polidisiklopentadien esaslı, makrogözenekli kompozit malzemelerin hazırlanması
Preparation of pickering emulsions by using surface modified particles and synthesis of macroporous polydicyclopentadien based composites materials exhibiting improved properties
Yazar: ALİ ESLEK
Danışman: PROF. DR. EMİNE HİLAL MERT ; DOÇ. DR. HATİCE HANDE MERT
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Disiklopentadien = Dicyclopentadiene ; Emülsiyonlar = Emulsions ; Kalsit = Calcite ; Makrogözenek = Macroporous ; Nanokristaller = Nanocrystals

Özet:
Gözenekli polimerler, gözenek morfolojilerinin sağladığı avantajlardan ötürü kataliz, çevre uygulamaları, sıvıların ve gazların depolanması, medikal uygulamalar, eczacılık uygulamaları, doku mühendisliği ve enerji depolama uygulamaları olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasının hedefi de ayırma, saflaştırma ve/veya enerji depolama alanlarında kullanılabilecek yüksek mekanik mukavemet ve kimyasal işlevsellik gösteren polidisiklopentadien (poliDCPD)-esaslı gözenekli monolitlerin hazırlanmasıdır. 
Bu çalışmada, gözenekli polimerlerin hazırlanmasında gözenek morfolojinin kontrolüne olanak sağlaması ile ön plana çıkan yüksek iç fazlı emülsiyon (High Internal Phase Emulsion – HIPE) kalıplama yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşımın temel prensibi HIPE'lerin gözenek oluşumu için bir şablon olarak kullanımına dayanmaktadır. HIPE'ler %74.05'in üzerinde iç faz hacim fraksiyonuna (Ø) sahip emülsiyonlar olarak tanımlanır. Bir HIPE'nin sürekli fazının veya her iki fazının monomerik tür(ler) içermesi durumunda, HIPE'lerin polimerleştirilmesi ile poliHIPE adı verilen makro gözenekli polimer monolitleri elde edilir. Kararlı HIPE'lerin hazırlanmasında yaygın olarak emülgatörler kullanılırken katı partiküllerin de bu amaç için kullanımı mümkündür. Partiküller ile stabilize edilen bu tür HIPE'ler, Pickering-HIPE'ler olarak adlandırılırken, bu emülsiyonlardan türetilen polimerler, Pickering-poliHIPE'ler olarak adlandırılmaktadır.
Bu tez çalışmasında, emülsiyonları stabilize etmek ve elde edilen malzemelere işlevsellik kazandırmak için yüzeyi modifiye edilmiş kristalin nanoselüloz (CNC) ve kalsit partikülleri kullanılmıştır. Parçacık tipi ve yüzey modifikasyon yönteminin etkisini belirlemek için CNC ve kalsit parçacıkları farklı yaklaşımlar kullanılarak modifiye edilmiştir. Ardından, bu partiküller kullanılarak deneysel tasarım yaklaşımı ile DCPD-esaslı Pickering-HIPE'ler hazırlanmıştır. Hazırlanan Pickering-HIPE'ler polimerize edilerek üç farklı Pickering-poliHIPE monolit serisi elde edilmiştir. Her bir poliHIPE monolit serisi için, deneysel parametreler ile ortalama kavite boyutu, gözenek geçidi boyutu, spesifik yüzey alanı, gözenek hacmi, iskelet yoğunluğu, köpük yoğunluğu ve basma modülü gibi nihai malzeme özellikleri arasındaki ilişkiyi ifade etmek için matematiksel model denklemler türetilmiştir.

Abstract:
Porous polymers are used in many areas such as catalysis, environmental applications, storage of liquids and gases, medical applications, pharmaceutical applications, tissue engineering and energy storage applications due to the advantages of their pore morphologies. The aim of this thesis is to prepare polydicyclopentadiene (polyDCPD)-based porous monoliths with high mechanical strength and chemical functionality that can be used in separation, purification and/or energy storage areas.
In this study, the High Internal Phase Emulsion (HIPE) templating approach, which stands out with its ability to control pore morphology, was used in the preparation of porous polymers. The basic principle of this approach is based on the use of HIPEs as a template for pore formation. HIPEs are defined as emulsions with an internal phase volume fraction (Ø) of more than 74.05%. When the continuous phase or both phases of a HIPE contains monomeric species, polymerization of HIPEs results in macroporous polymer monoliths called polyHIPEs. While emulsifiers are commonly used in the preparation of stable HIPEs, it is also possible to use solid particles for this purpose. Such HIPEs stabilized with particles are called Pickering-HIPEs, while polymers derived from these emulsions are called Pickering-polyHIPEs. 
In this thesis, surface modified crystalline nanocellulose (CNC) and calcite particles were used to stabilize emulsions and provide functionality to the obtained materials. In order to determine the effect of particle type and surface modification method, CNC and calcite particles were modified using different approaches. Then, DCPD-based Pickering-HIPEs were prepared with an experimental design approach using these particles. Three different Pickering-polyHIPE monolith series were obtained by polymerizing the prepared Pickering-HIPEs. For each series of polyHIPE monoliths, mathematical model equations were derived to express the relationship between the experimental parameters and the final material properties such as average cavity size, interconnected pore size, specific surface area, pore volume, skeletal density, foam density, and compression modulus.