Süper absorbent polimer sentez ve karakterizasyonu
Super absorbent polymer synthesi̇s and characterization
Yazar: SİMAY KÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. İRFAN AR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Hızlı bir şekilde artan dünya nüfusu, fosil yakıt kaynaklarının hızla azalmasına ve çevre sorunlarının artmasına neden olmaktadır. Biyolojik bozunma (biyodegradasyon) ve geri dönüşüme bağlı çevre sorunlarını en aza indirmek için araştırmacılar çevre dostu ürünlerin kullanımı çalışmalarına yönelmişlerdir. Petrol türevi olan Akrilik asit ile Süper Absorbent Polymer (SAP) üretimi yerine daha temiz bir alternatif kaynak olan Sitrik asit ile sentezlenmesi mümkündür. Yüksek lisans tezi kapsamında yapılan bu çalışmada, monomer kaynağı olarak sitrik asit kullanılarak SAP sentezi, karakterizasyon ve su emicilik performansı incelenmiştir. Çözelti polimerizasyonu ile sentezlenen SAP için, Hekzametilendiakrilamid (HDI), potasyum persülfat gibi başlatıcılar, farklı destek malzemeleri ve proses basamakları, çapraz bağlayıcı etkisi ile ilgili çalışmalar incelenmiştir. Sonuç olarak; 300 rpm, 150°C'de HDI başlatıcısı ile polimerizasyonu tamamlanan malzemelerin çözünürlüğü değerlendirilip, IR (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi) analizi ve emicilik performansı değerlendirilmiştir. Literatür çalışmalarında kullanılan çapraz bağlayıcıların aksine, polimerizasyon adımında yalnızca HDI başlatıcısı kullanılarak sentez gerçekleştirilmiştir. IR analizi sonucunda, ticari SAP ile benzer spektrum pikleri elde edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda sitrik asit monomeri ile SAP sentezinin mümkün olduğu görülmüştür. Sentezlenen SAP malzemesinin su emiciliği ise kullanım alanları düşünüldüğünde yeterli görülmemiştir. Emicilik oranının düşük olması sebebi ile malzemenin gözenek yapısı geliştirilmeye açık bir alandır. Polimerizasyon basamağındaki süreç parametreleri üzerinde yapılacak olan çalışmalar ile giderilebileceği düşünülmektedir. Biyo temelli üretilen SAP, hem çevre dostu, hem de petrol ve türevlerine olan talebin azalmasına katkı sağlayacağından gelecek için umut vadeden bir ürün olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
The rapidly increasing world population causes a rapid decrease in fossil fuel resources and an increase in environmental problems. In order to minimize the environmental problems due to non-degradability and recycling, researchers have turned to environmentally friendly, renewable energy sources. It is possible to synthesize it with Citric acid, which is a cleaner alternative source, instead of the production of Super Absobent Polymer (SAP) with Acrylic acid, which is a petroleum derivative. In this study, SAP synthesis, characterization and water absorbency performance were investigated by using citric acid, which is a monomer source. For SAP synthesized by solution polymerization, studies on initiators such as Hexamethylenediacrylamide (HDI), potassium persulfate, different support materials and process steps, and crosslinking effects have been investigated. As a result; The solubility of the materials whose polymerization was completed with HDI initiator at 300 rpm, 150°C was determined, and IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) analysis and absorbency performance were determined. Contrary to the crosslinkers used in the literature studies, synthesis was carried out using only HDI initiator in the polymerization step. As a result of IR analysis, it gave similar spectrum peaks with commercial SAP, and it was seen that SAP synthesis was possible with citric acid monomer. The water absorbency of the synthesized material was not considered sufficient considering the usage areas. Due to its low absorbency rate, the pore structure of the material is an area that needs to be improved. It is thought that it can be eliminated by studies on the process parameters in the polymerization step. Thanks to the bio-based SAP, it is promising for the future as it will contribute to the decrease in the demand for both environmentally friendly products and petroleum and its derivatives.