Poli(üretan-b-akrilat) yapısında kopolimerlerin sentezi ve membran olarak kullanılabilme olanaklarının incelenmesi

Abstract

Ensdüstriyel boyutlu üretim proseslerinde ayırma işlemlerinin büyük önem taşıması nedeniyle, enerji tüketimi fazla olan klasik ayırma yöntemleri ve proseslerine alternatif olarak geliştirilen membran ayırma prosesleri, endüstriyel uygulamalarda büyük önem kazanmaktadır. Büyük enerji tasarrufu sağlayan ve klasik yöntemler ile ayırmada zorluk çekilen bazı azeotropik karışımlarda başarılı sonuçlar veren membran ayırma proseslerinde kullanılan membranlar, prosesin en önemli unsurudur. Membran materyalleri olarak sentezlenen blok kopolimerlerin, kimyasal bileşimi, moleküler yapısı, fiziksel ve mekanik özellikleri ve morfolojisi membranın ayırma performansını ve seçiciliğini etkilemektedir. Bundan dolayı, membran hazırlamak amacıyla blok kopolimer sentezi ve modifikasyonu, önemli ve hızla devam etmekte olan bir araştırma konusu olmaktadır. Bu çalışmada, hidrofobik özelliğe sahip yeni bir membran materyali elde etmek amacıyla poli(üretan-b-akrilat)(PUA)yapısında blok kopolimerlerin iki aşamalı sentezi sonucunda farklı bileşime sahip PUA membranları hazırlanmıştır. Sentezlenen PUA membranlarının iki bileşenli organik-su karışımı olarak seçilen etil alkol-su sisteminin ayrılmasında kullanılabilmesi araştırılmıştır. Poli(üretan-b-akrilat) yapısında hazırlanan hidrofobik membranların sentezinde kullanılmak amacıyla sentezin ilk aşamasında, radikal polimerizasyonlarını başlatma kabiliyetine sahip, ısıl parçalanabilen azo(-N=N-) bağı içeren poliüretan esaslı makroazo başlatıcılar (PUMAI) hazırlanmıştır. Bunun için öncelikle, 4,4′-azobis-4-siyanopentanoyil klorür(ACPC) ve farklı molekül ağırlıklarında poli(etilen glikol)’lerin(PEG,Mn=400, 600, 1000, 1500, 2000 g/mol) polikondenzasyonu sonucunda PEG içerikleri farklı azo fonksiyonalitesine sahip poliazoesterler(APEG) elde edilmiştir. APEG’ler ile toluen-2,4-diizosiyanat(TDI) ve 4,4′-difenilmetan diizosiyanatın (MDI), 25°C’de, kalaydibütil dilaurat(SnDBDL) katalizörü kullanılarak ([SnDBDL]/[NCO])=0,05, %mol) gerçekleştirilen reaksiyonlarından, üretan üniteleri bulunduran PUMAI’ler sentezlenmiştir. İkinci aşamada, farklı PEG/TDI ve PEG/MDI bileşimlerinde hazırlanan PUMAI’ler, akrilik esaslı vinil monomeri n-bütilmetakrilatın radikal çözelti polimerizasyonunda başlatıcı olarak iki farklı oranda(% 15-30, ağ.) kullanılarak poli(üretan-b-akrilat) yapısında membranların sentezi geçekleştirilmiştir. Polimerizasyonlar, çapraz bağlayıcı olarak etilenglikoldimetakrilatın(EGDMA) farklı oranlarda(% 2, 2,5, 3, 4, 5) kullanılmasıyla, 80°C’de ve 40 saatte tamamlanmıştır. Sentezlenen farklı bileşimlerdeki PUA membranları, iki bileşenli sıvı karışımı olarak seçilen etil alkol-su çözelti sisteminde ve saf çözelti bileşenlerinde sorbsiyon davranışları 30, 40 ve 50°C sıcaklıklarında zamana karşı incelenmiştir ve çözelti bikleşenlerine seçicilikleri belirlenmiştir. PUA membranlarının bileşiminde farklı oranda kullanılan PUMAI’lerin üretan ve PEG içeriklerinin, çapraz bağlayıcı miktarının ve sorbsiyon sıcaklığının membranların sorbsiyon davranışlarına etkileri araştırılmıştır. Sorbsiyon çalışmalarından PUA membranlarının sıcaklık ve çapraz bağlayıcı miktarının değişimi ile sorbsiyon davranışlarının etkilendiği görülmüştür. PUMAI bileşiminden membran yapısına giren PEG ve üretan içeriği ile diizosiyanat yapısının, membranların sorbsiyon davranışını etkilediği saptanmıştır. Hidrofobik yapıya sahip PUA membranlarının etil alkol-su çözelti sisteminde, etil alkole seçimli davrandıkları tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Poliüretan esaslı makroazo başlatıcı(PUMAI), pol(üretan-b-akrilat) membranlar, etil alkol-su ayrılması, sorbsiyon davranışı, membran seçiciliği.