Makro gözenekli stiren-divinil benzen küreciklerinin gözenek yapılarına çözücü etkisinin incelenmesi

Abstract

MAKROGÖZENEKLİ STİREN- DİVİNİLBENZEN KÜRECİKLERİNİN GÖZENEK YAPILARINA ÇÖZÜCÜ ETKİSİNİN İNCELENMESİ Erol ERBAY Anahtar Kelimeler: Gözenekli Polimer, Polistirendivinilbenzen, Gözenek Yapısı, Gözenek Oluşumu, Gözenek Kararlılığı, Gözeneklilik Özet: Bu çalışmada, sentez ve sentez sonrası şartların makrogözenekli stiren- divinübenzen (S-DVB) kopolimerlerinin gözenek yapılarına etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, önce, sentez koşullarının tespiti için gözeneksiz polistiren sentezleri yapılmıştır. Belirlenen koşullarda, çapraz bağlayıcı, divinübenzen (DVB), miktarı ve seyreltici kalitesi (toluen, siklohekzanol ve 75/25 siklohekzanol-toluen kanşımı) değiştirilerek benzoil peroksit ve tert-butil perbenzoat başlatıcıları ile su ortamında süspansiyon polimerleşme tekniği ile gözenekli S-DVB kopolimerleri sentezlenmiştir. Sentez sonrası polimerler toluende şişme dengesine ulaşıncaya kadar beklenmiştir. Daha sonra polimerler, toluen ve metanolden kurutularak civalı gözenek-ölçer cihazı (mercury porosimeter) ile gözeneklilik ölçümleri yapılmıştır. Bu ölçümler sonucunda gözenek hacmi, gözenek çapı dağılımları ve gözeneklilik miktarları hesaplanmıştır. Metanolden kurutulan genişlemiş haldeki gözeneklilik ölçümleri sonucunda çapraz bağlayıcı, DVB miktarı arttıkça gözenek hacminin arttığı ve gözenek çapı dağılımlarının daha iri gözeneklere doğru kaydığı belirlenmiştir. Seyreltici çözme gücü azaldıkça gözenek hacimlerinde ve gözenek çapı dağılımlarında artış gözlenmiştir. Gözenek kararlılığına sentez ve sentez sonrası şartlarının etkisini incelemek amacı ile yapılan çalışmalarda, DVB miktarı arttıkça gözenek kararlılığının arttığı, seyreltici- polimer çözünürlük parametresi farkı, (İ8r 82 i) arttıkça da gözenek yapısındaki kararlılığın azaldığı saptanmıştır. Polimerleşme sonrası yapılan kurutma ve seyreltici yer değişikliği işlemleri sonucunda S-DVB kopolimerlerin gözeneklerinin tersinir bir yapıda ve hafızalı oldukları tespit edilmiştir. Polimerleşme boyunca zamanla gözenek yapısının değişimi incelendiğinde ise çekirdek (nuclei) olarak adlandırılan mikrogözenek oluşumlarının daha reaksiyonun ilk basamaklarında gerçekleştiği ve reaksiyon boyunca arttığı gözlenmiştir.

Erol ERBAY Key Words: Porous Polymer, Poly (styrene-co-divinylbenzene), Pore Structure, Pore Formation, Porosity, Pore Stability Abstract: In the present study, the effects of synthesis and post polymerization conditions on the structure of macroporous styrene-divinylbenzene (S-DVB) copolymers were investigated. For this purpose, in order to determine the synthesis conditions, synthesis of lineer polystrene without pores was first carried out. By changing the amount of the crosslinking agent, divinylbenzene (DVB), and the quality of diluents (toluene, cyclohexanol and mixture of cyclohexanol and toluene (75/25)), macroporous S-DVB copolymers were synthesized by a free-radical suspension polymerization technique in the presence of benzoil peroxide and tert-buthyl peroxide as initiators. After synthesis of polymers, they were immersed in toluene until swelling equilibrium was reached. Then, the swollen polymers were dried from methanol and toluene. Porosity, pore volume and pore size distributions were measured by mercury porosimeter. The porosity measurements of expanded state macroporous S-DVB copolymers (from methanol) indicate that as the concentration of DVB increases, the pore volume increases and the pore size distributions are shifted toward higher pore sizes region. An increase in pore volume and pore size distributions was also observed by decreasing solvating power of diluent used in the synthesis. The pore stability of macroporous resins after synthesis and post-polymerization treatments was also investigated. The pore stability increases by increasing DVB concentration or by decreasing the difference between the solubility parameter of polymer and diluent (1 8r 82 1 ). Drying and solvent-exchange treatment of S-DVB copolymers after synthesis showed that the pores in macroporous resins have a memory and exhibit a reversible structural variability. The variation of the the porosity in S-DVB copolymers during their formation reaction was also investigated. It was found that the microparticles (nuclei), which are responsible for the micropores in the final material form during the initial stage of polymerization and their number continue to increase as the reaction proceeds. ui