Stiren esaslı çapraz bağlı polimerlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of styrene based crosslinked polymers
Yazar: SONYA HEYDAROVA
Danışman: DOÇ. DR. HASİNE KAŞGÖZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Stiren = Styrene

Özet:
Çapraz bağlı polimerler bulundukları ortamda çözünmeyip belli oranda şişme kabiliyetine sahip olan üç boyutlu polimerik şebekelerdir. Şişme özellikleri, polimer zincirindeki hidrofob/hidrofil grupların varlığı, çapraz bağ miktarı, polimer zincirlerinin morfolojisi gibi pek çok etkene bağlıdır. Su arıtımında, çeşitli kromatografik işlemlerde, katı-faz organik sentezlerinde, çeşitli ayırma işlemlerinde ve organik bileşiklerin absorpsiyonunda geniş oranda kullanılmaktadır. Günümüzde ise sanayileşme ile birlikte denizlerde ve çevre sularında çeşitli petrol bileşenlerinden (toluen, benzen, fuel oil, ağır yağlar vs.) kaynaklanan kirlilik ciddi bir problemdir. Bu bileşiklerin sulardan uzaklaştırılması amacıyla yüksek adsorpsiyon hızına ve çözücü absorpsiyon kapasitesine sahip çapraz bağlı polimerlerin kullanımı amaçlanmaktadır.Çalışma kapsamında, stiren monomeri yeni bir çapraz bağlayıcı olan polietilenglikol(400)dimetakrilat kullanılarak polimerize edilmiştir. Çözücü miktarı, iyi/kötü çözücü karışımı ve gözenek yapıcı maddenin varlığı gibi farklı reaksiyon parametrelerinin ürün özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca stiren diğer bir grup denemede de farklı yapıdaki iki komonomer (2-etil heksil akrilat ve dodesil metakrilat) ile farklı monomer bileşimlerinde, farklı çözücü miktarlarında polimerize edilmiştir. Ürünler, FTIR spektroskopisi, SEM analizi, elementel analiz gibi yöntemler ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, ürünlerin farklı yapıdaki petrol türevlerinin sulardan uzaklaştırılmasında kullanımı toluen, kloroform ve mazot içerisinde şişme denge değerleri tayin edilerek incelenmiştir.FTIR analizlerinden elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çapraz bağlayıcı ve komonomerlerin polimer yapısına katıldıkları ve farklı bileşimlerde çapraz bağlı polimerlerin elde edildiği görülmektedir. SEM analizleri sonucunda ise çözücü, gözenek yapıcı, iyi/kötü çözücü ortamında ve komonomer varlığında sentezlenen ürünlerin daha gözenekli ve gevşek yapıya sahip oldukları görülmüştür. Ürünlerin toluen absorpsiyon kapasiteleri ve hızları morfolojik özelliklerine bağlı olarak değişmekte ve belli oranda komonomer ilavesi çözücü absorpsiyon kapasitesinde artışa sebep olmaktadır. Literatürde benzer çalışmalar ile karşılaştırıldığında ürünlerin oldukça yüksek absorpsiyon kapasitesine ve hızına sahip olduğu görülmektedir. Bunun yanı sıra farklı çözücü içerisindeki absorpsiyon kapasiteleri kloroform>toluen>mazot şeklinde değişmektedir

Abstract:
Crosslinked polymers are three dimensional polymers which can swell but insoluble in external medium. Swelling properties depend on various parameters such as presence of hydrophobic/hydrophilic groups, crosslinking degree and morphology of polymer chain. They are used in purification of wastewater, in chromatographic applications, in solid-state organic synthesis, in various separation process and absorption of organic substances extensively. Nowadays, the pollution originating from various petroleum derivatives (toluene, benzene, fuel-oil, heavy waxes) in sea and urban water is a serious problem. The using of crosslinked polymers having high adsorption rate and high adsorption capacities aimed for the removal of these substances from waters.In the extension of the study, styrene monomer was polymerized by using a new crooslinking agent, polyethyleneglycol (600) dimethacrylate. The effects of various parameters such as solvent amount, the presence of good/bad solvent mixture and adding of porosing agent on the properties of final product were investigated. Furthermore, in other group of experiments, styrene was polymerized with twoco-monomers, 2-ethylhexyl acrylate and dodecylmethacrylate having different structure, with different monomer ratios and solvent amounts. Products were characterized by FTIR spectroscopy, SEM and elemental analysis. Furthermore, using of products in removal of petroleum derivatives having different structure was investigated by determining of swelling capacities in toluene, chloroform and fuel-oil.From FTIR analysis results, it was observed that crosslinker and co-monomers participated in polymer matrix and crosslinked polymers having different composition were obtained. In SEM photographs, it was seen that the products synthesized in medium including toluene or porosing agent and co-monomers have porous and loose structure. Toluene absorption rates and capacities of polymers changed by depending on their morphological properties and addition of certain amount of co-monomer ensured the increasing in solvent absorption capacity. It was seen that the products had quite high solvent absorption capacity as compared with the similar studies in literature. In addition, the absorption capacities in various solvents decreased in the order of chloroform>toluene>fuel-oil.