Filtre kağıdı uygulamaları için reaktif akrilik emülsiyonların geliştirilmesi
Development of reactive acrylic emulsions for filter paper applications
Yazar: LÜTFİ ÖZGÜR
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN EMİK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında filtre kağıdı uygulamaları için akrilik emülsiyonların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca geliştirilen bu akrilik emülsiyonların filtre kağıdı emprenye işleminde kullanılan banyo çözeltisindeki stabilizasyonunun iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu iyileştirme çalışmaları kapsamında hidroksil fonksiyonel 2-hidroksi etil akrilat (HEA) ve 2-hidroksi etil metakrilat (HEMA) monomerlerinin akrilik emülsiyonun metanoldeki çözünürlüğüne olan etkisi detaylıca incelenmiştir.
İlk olarak, fenolik reçine ve metanol içeren banyo çözeltisinde çözünebilecek monomer ve fonksiyonel monomerler belirlenerek bunların karışımından oluşan formülasyonlar hazırlanmıştır. Metanolde çözünebilir olması, novolak reçine yapısı ile uyumlu olması sebepleri ile sert monomer olarak metil metakrilat tercih edilmiştir. Fonksiyonel monomer olarak %0, %15, %20 ve %25 oranlarında ayrı karışımlarda kullanılacak şekilde HEA ve HEMA tercih edilmiştir.
İkinci aşamada farklı oranlarda HEA ve HEMA ile hazırlanan bu monomer karışımlarından emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle akrilik emülsiyonlar sentezlenmiştir.
Üçüncü aşamada sentezlenen bu akrilik emülsiyonlar filtre kağıdı emprenye işleminde kullanılan banyo çözeltisine formülasyonda belirtilen oranlarda karıştırılarak 60 dakika süre ile çözelti içinde stabil kalması hedeflenmiştir. 
Hazırlanan tüm karışımlarda çözeltinin homojenliği ve akrilik polimerin çökme süresi incelenmiştir.
Yapılan incelemelerde kullanılan fonksiyonel monomerlerin her ikisinin de (HEA ve HEMA) akrilik emülsiyonların filtre kağıdı emprenye işleminde kullanılan nihai banyo çözeltisindeki çözünürlüğünü iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Monomer karışımına aynı oranda giren denemeler kıyaslandığında HEA' lı denemelerle hazırlanan banyo çözeltilerinin daha uzun süre stabil kaldığı böylece çözünürlüğe olan etkisinin HEMA' ya göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Fakat HEA' nın %20'nin üzerindeki kullanımlarında akrilik emülsiyonların sentezinde sorun oluşturduğu ve polimerin koagüle olmasına sebep olduğu tespit edilmiştir. 
Sonuç olarak filtre kağıdı uygulamalarında kullanılmak üzere akrilik bir emülsiyon sentezlendiğinde hidroksi grubu içeren fonksiyonel bir monomer kullanılması gerektiği; tercih edilen bu fonksiyonel monomerlerden de HEA' nın daha başarılı olduğu ve kullanım oranının %25'i geçmeyecek şekilde %20'lerde tutulması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to develop acrylic emulsions for filter paper applications. In addition, it is aimed to improve the stabilization of these developed acrylic emulsions in the bath solution used in the filter paper impregnation process. Within the scope of these improvement studies, the effect of hydroxyl functional like 2-hydroxy ethyl acrylate (HEA) and 2-hydroxy ethyl methacrylate (HEMA) monomers on the solubility of acrylic emulsion in methanol has been studied in detail. 
First, the monomer and functional monomers that can be dissolved in the bath solution containing phenolic resin and methanol were determined and formulations consisting of their mixtures were prepared. Methyl methacrylate was preferred as a hard monomer due to its solubility in methanol and its compatibility with the novolac resin structure. HEA and HEMA were preferred as functional monomers at the rates of 0%, 15%, 20% and 25% to be used in separate mixtures.
In the second stage, acrylic emulsions were synthesized from these monomer mixtures prepared with different ratios of HEA and HEMA by emulsion polymerization method.
These acrylic emulsions synthesized in the third stage were mixed with the bath solution used in the filter paper impregnation process at the rates specified in the formulation, and it was aimed to remain stable in the solution for 60 minutes.
The homogeneity of the solution and the settling time of the acrylic polymer were investigated in all prepared mixtures.
It has been observed that both of the functional monomers (HEA and HEMA) used in the investigations improve the solubility of acrylic emulsions in the final bath solution used in the filter paper impregnation process. When the trials with the same amount of hydroxy groups in the monomer mixture are compared, it was determined that the bath solutions prepared with the trials with HEA remained stable for a longer period of time, thus the effect on the solubility was greater than HEMA. However, it has been determined that the use of HEA over 20% causes problems in the synthesis of acrylic emulsions and causes the polymer to coagulate.
As a result, when an acrylic emulsion is synthesized for use in filter paper applications, a functional monomer containing hydroxy group should be used and it was concluded that, among these preferred functional monomers, HEA is more successful and the usage rate should be kept at 20%, not exceeding 25%.