Farklı molekül ağırlığına sahip poli(vinil alkol)lerle sentezlenen poli(vinil asetat -ko- 2 etilheksil akrilat) toz polimerinin çimento performansına etkileri
Effects of vinyl acetate-co-2 ethylhexyl acrylate copolymer powders synthesized by poly(vinly alcohol)s with different molecular weights on cement performance
Yazar: KEREM BOZKURT
Danışman: PROF. DR. METİN TÜLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Emülsiyon polimerleşmesi = Emulsion polimerization ; Kopolimerleşme = Copolymerization ; Molekül ağırlığı = Molecular weight ; Polivinil alkol = Polyvinyl alcohol ; Portland çimentosu = Portland cement

Özet:
Vinil asetat (Vac) ve 2 Etilhekzil akrilat (2Eha) monomerleriyle emülsiyon polimerizasyonu tekniği kullanılarak kopolimerler sentezlendi. Bu polimerizasyonda kısmi hidrolize edilmiş (%88 hidroliz derecesi) farklı molekül ağırlığına sahip polivinil alkoller (PVOH) kullanıldı. Reaksiyonda başlatıcı olarak hidrojen peroksit (H2O2), amonyum demir(II) sülfat [(NH4)2Fe(SO4)2] ve sodyum sulfoksilat (SSF) kullanıldı. Sentezlenen kopolimerlerde sadece PVOH' lerin türleri değiştirildi. Poli(vinilasetat-ko-2etilhekzil akrilat) lateksleri yarı-kesikli emülsiyon polimerizasyon prosesi ile sentezlendi.

Sentezlenen polimerlerin pratik katı madde miktarı ve teorik katı madde miktarları hesaplanarak yüzde dönüşümü belirlendi. Reaksiyona girmeden kalan serbest Vac ve 2Eha monomerlerinin ppm cinsinden ölçümü gaz kromotografi cihazı yardımıyla hesaplandı. Böylece yüzde dönüşüm hesabının sağlaması gerçekleştirildi. Polimerlerin reolojik ve akışkan özelliklerinin belirlenmesine dair ilişki kurulabilmesi için Brookfield viskozimetresi ile ölçümler alındı. Emülsiyon polimerizasyonunda tanecik boyutu ve bu taneciklerin dağılımı son ürün özelliklerini (yapışma özellikleri, film oluşturma, kararlılık, reolojik) doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple tanecik boyutu ve dağılımları Zeta-sizer yöntemi kullanılarak gerçekleştirildi. Polimerin koruyucu kolloid türünün etkileri, yüzey morfolojisi üzerinde halka koparılma metodu kullanılarak 25°C'de incelendi. Vac-ko-2Eha kopolimer filmlerin termal özelliklerini belirlemek için Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanıldı. İntrinsik viskozite yöntemi kullanılarak, latekslerin molekül ağırlığına dair ilişki kurulması amaçlandı. Emülsiyon polimerizasyonunda, reaksiyonların karbon-karbon çift bağı takibi yapmak için kopolimerlerin FTIR' ları çekildi. Polimer dispersiyonlarının toz partiküle dönüştürülmesi gerçekleştirildi. Elde edilen toz polimer, çimento esaslı seramik yapıştırıcı formülasyonunda kullanıldı. Çimento katkısı olarak ilave edilen toz polimerin seramik yapıştırıcısında ıslak ve sıcak şartlandırma sonrası yapışma kuvveti performanslarının incelenmesi amaçlandı. Çimento esaslı formülasyon üzerinden elde edilen sonuçlarda; düşük molekül ağırlığına sahip PVOH varlığında sentezlenen polimerlerin yüksek molekül ağırlığına sahip PVOH ile sentezlenen polimerlere göre daha yüksek yapışma kuvveti performansı sağladığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Copolymers were synthesized by applying the emulsion polymerization technique with Vinyl acetate (Vac) and 2Ethylhexyl acrylate (2Eha) monomers. In this polymerization, partially hydrolyzed (88% degree of hydrolysis) polyvinyl alcohols (PVOH) with different molecular weights were used. Hydrogen peroxide (H2O2), ammonium iron (II) sulfate [(NH4)2Fe(SO4)2] and sodium sulfoxylate (SSF) were used as initiator in the reaction. Only the types of PVOHs were changed in the synthesized copolymers. Poly(vinylacetate-co-2ethylhexyl acrylate) latexes were synthesized by semi-batch emulsion polymerization process.

The percent conversion of the synthesized polymers was determined by calculating the practical solids content and the theoretical solids amounts. The ppm measurement of free Vac and 2Eha monomers remaining unreacted was calculated with the help of gas chromatography device. Thus, the percentage conversion calculation was achieved. Measurements were taken with a Brookfield viscometer in order to establish a relationship with the determination of the rheological and fluid properties of the polymers. In emulsion polymerization, the particle size and the distribution of these particles directly affect the final product properties (adhesion properties, film formation, stability, rheology). For this reason, particle size and distribution were performed using the Zeta-size method. The effects of the protective colloid type of the polymer on the surface morphology were investigated at 25°C using the ring breaking method. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used to determine the thermal properties of Vac-ko-2Eha copolymer films. By using the intrinsic viscosity method, it was aimed to establish a relationship with the molecular weight of latexes. In emulsion polymerization, FT-IRs of the copolymers were taken to follow the carbon-carbon double bond reactions of the reactions. Conversion of polymer dispersions into powder particles was carried out. The obtained powder polymer was used in the formulation of cement-based tile adhesive. It was aimed to examine the adhesion strength performances of the powder polymer added as cement additive in ceramic adhesive after wet and hot conditioning. In the results obtained over the cement-based formulation; It has been determined that polymers synthesized in the presence of low molecular weight PVOH than polymers synthesized with high molecular weight PVOH provide higher adhesion strength performance.