PROF. DR. HÜSEYİN YILDIRIM

El kremi üretiminde kullanılan yüzey aktif maddelerin kremin fizikokimyasal özellikleri üzerine etkileri

Bu tez çalışmasında su içinde yağ (O/W) emülsiyon tekniği kullanılarak yarı-katı (semisolid) formunda kozmetik bileşimde kremler hazırlandı. Bu kremlerde, farklı emülgatör miktarları ve kombinasyonları ile en kararlı yapıyı oluşturan emülgatörlerin belirlenmesi amaçlandı. Emülsiye edici ve kararlılığı sağlayıcı, farklı kimyasal yapıya sahip noniyonik yüzey aktif maddeler, sorbitan yağ asidi esterleri; sorbitan monostearat (Span 60) ve sorbitan monooleat (Span 80), sorbitan yağ asidi esterlerinin etoksilatlı türevleri; 20 etoksilatlı sorbitan monolaurat (Tween 20), 20 etoksilatlı sorbitan monostearat (Tween 60), 20 etoksilatlı sorbitan monooleat (Span 80) , 30 etoksilatlı oleat (Oleat 30) , 20 etoksilatlı setearat (Setearat-20) ve 2 etoksilatlı sitearat (Sitearat-2)’nin farklı kombinasyonları ile 15 ayrı krem hazırlandı. Hazırlanan kremler, tane boyutu, viskozite, yüzey gerilim ve elektrik iletkenliği analizleri ile karekterize edildi. Kremlerin kararlılıkları ile farklı emülgatör kombinasyonlarının kullanılması arasındaki ilişki, karşılaştırılmalı olarak incelendi.

Doymamış poliester esaslı polihipe malzemelerinin özellikleri üzerine reaksiyon koşullarının etkilerinin incelenmesi

Gözenekli polimerik malzemelerin sorbent olarak kullanımı, kirliliğin istenen seviyelere indirilmesi veya geri kazanılabilmesine olanak sağlamaları nedeniyle yaygınlaşmaktadır. Bu tez çalışmasında da, endüstriyel üretim ve prosesler sonrasında çevreye salınan kirliliğin giderilmesi ve atıkların geri kazanılması amacıyla; HİPE (High Internal Phase Emulsion-Yüksek İç Fazlı Emülsiyon) yöntemi kullanılarak yüksek gözenekliliğe sahip, çapraz bağlı ve doymamış poliester esaslı polimerik malzemelerin üretimi yapıldı. PoliHİPE olarak adlandırılan bu malzemelerin değişen hazırlama koşullarına (emülgatör tipi ve konsantrasyonu, karıştırma hızı, iç faz hacmi, başlatıcı tipi ve konsantrasyonu, monomer konsantrasyonu) bağlı olarak özellikleri ortaya konuldu. Sentezlenen yüksek gözeneklilikteki çapraz bağlı kopolimerlerin karakterizasyonu SEM (Scanning Electron Microscope) görüntüleri ve yoğunluk ölçümü ile yapıldı. HİPE yöntemi ile sentezlenen çapraz bağlı ve gözenekli doymamış poliester-stiren (Pes-St) esaslı polimerik malzeme organik sıvıların, petrol atıklarının vb. absorpsiyonunda kullanılarak absorpsiyon verimleri ortaya konuldu.

Fonksiyonlu vinil monomerleri kullanılarak nano boyutlu emülsiyon polimerlerinin sentezi, modifikasyonu ve karakterizasyonu The synthesis, modification and characterization of nano-sized emulsion polymers using functional vinyl monomers

Bu çalışmada ilk olarak, vinil asetat (VAc) esaslı kopolimerlerde reaktif surfaktan olarak kullanılmak üzere tasarlanmış fonksiyonlu uç gruplar ve doymamışlık olmak üzere iki farklı fonksiyonluluğa sahip oligomerik N-metilol akrilamid (o-NMA) bileşiğinin yapısı aydınlatıldı. Daha sonraki aşamada, VAc’nin iki maleik asit diesteri olan dibütil maleat (DBM) ve dioktil maleat (DOM) ile gerçekleştireceği emülsiyon polimerizasyonunun proses tipinin, bileşenlerinin ve miktarlarının, ve diğer koşulların belirlenmesine yönelik ön çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalarda edinilen bilgiler doğrultusunda, en verimli polimerizasyonun gerçekleştirilebilineceği düşünülen ve daha sonraki aşamalarda uygulanmak üzere bir kopolimerizasyon reçetesi (prosedürü) geliştirildi. Temelini bu reçetenin oluşturduğu, komonomer türü ve oranı, emülgatör miktarı, başlatıcı ve reaktif surfaktan o-NMA’nın reaktör ve beslemedeki miktarlarının değişiminin incelendiği beş farklı seriden oluşan kopolimerizasyonlar gerçekleştirildi. Bu değişimlerin, elde edilen kopolimer lateksleri ve bunların filmleri üzerinde yarattığı etkiyi ortaya koyabilmek için çok sayıda karakterizasyon yöntemi uygulandı. Birinci seride; VAc/DOM monomer çiftinin yarı-kesikli emülsiyon polimerizasyonunda, kullanılan termal başlatıcı potasyum persülfatın (K2S2O8) toplam miktarı değiştirilmeksizin başlangıçta reaktördeki (çekirdeklenme aşamasında) ağırlıkça oranı % 10-50 arasında çeşitli değerler alacak şekilde beş farklı kopolimerizasyon gerçekleştirildi. Kopolimer latekslerin ve bunların filmlerinin karakterizasyonu sonucunda en kararlı lateksin elde edildiği oran % 50 olarak belirlendi ve daha sonraki deney serilerinde bu oran esas alındı. İkinci seride; VAc/DOM monomer çiftinin yarı-kesikli emülsiyon polimerizasyonunda, kullanılan fonksiyonlu reaktif surfaktan o-NMA’nın toplam miktarı değiştirilmeksizin başlangıçta reaktördeki (çekirdeklenme aşamasında) ağırlıkça oranı % 0-100 arasında çeşitli değerler alacak şekilde beş farklı kopolimerizasyon gerçekleştirildi. Hem lateks hem de filmlere uygulanan karakterizasyonlar, o-NMA reaktörde yer almadığında diğer bir deyişle tamamı beslemede olduğunda kopolimerizasyona katılımının en yüksek olduğunu gösterdi. Bu bileşiğin reaktördeki oranının % 50’nin üzerine çıkarılmasının kopolimer latekslerin kararlılığını azaltacak yönde etki ettiği belirlendi. Bu durumun reaktif bileşiğin su fazında homopolimerleşme eğiliminden kaynaklandığı sonucuna varıldı. Daha sonraki deney serilerinde o-NMA’nın başlangıçta reaktördeki oranının ağırlıkça % 50 olarak kullanılmasına karar verildi. Üçüncü seride, türü, bileşimi ve reaktördeki oranı ön denemeler sonucunda belirlenen 10 etoksilatlı nonilfenol ve 30 etoksilatlı nonilfenol’den (NP 10 ve NP 30) oluşan noniyonik emülgatör sisteminin toplam miktarı değiştirilerek sentezlenen beş farklı kopolimerin lateks ve film özellikleri incelendiğinde, VAc/DOM yarı-kesikli sistemi için limit bir emülgatör oranının düşünülmesi gerektiği sonucuna varıldı. Son iki seride ise; DOM ve DBM komonomerleri kullanılarak ve bu komonomerlerin monomer karışımındaki oranları değiştirilerek VAc/DOM ve VAc/DBM olmak üzere iki farklı monomer çifti ile toplam dokuz polimerizasyon gerçekleştirildi. Bu iki komonomerin VAc emülsiyon polimeri üzerinde yarattığı etkiler kıyaslandı. Komonomerlerin monomer karışımındaki oranının değişmesinin kopolimerlerin fiziksel, fizikokimyasal ve film özellikleri üzerinde belirgin farklar yarattığı görüldü. Her iki komonomer için de belli bir oranın üzerine çıkıldığında, lateks kararlılığı, minimum film oluşum sıcaklığı (MFFT), camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve suya karşı direnç gibi başlıca özelliklerde VAc homopolimerine göre önemli derecede üstünlük sağlandığı saptandı.

Poliester esaslı, çapraz bağlı, gözenekli yapı içeren poliHIPE malzemelerin sentezi, modifikasyonu ve karakterizasyonu

Yüksek iç fazlı emülsiyonlar (High Internal Phase Emulsion, HIPE), sürekli bir yağ fazı içerisinde su fazının (iç fazın) yüksek oranda dağıtılması ile elde edilen yağ-su emülsiyonlarıdır. İç faz oranı %74 ile %99 aralığında değişen HIPE’lerin polimerizasyonu, düşük yoğunluklu ve yüksek gözenekliliğe sahip polimerlerin elde edilmesinde kullanılan etkili bir yöntemdir. Bu tez çalışmasında farklı bileşimlere ve özelliklere sahip poliHIPE polimerlerinin sentezi, fonksiyonlandırılması ve karakterizasyonu gerçekleştirilerek uygulama özellikleri saptandı. Bu amaçla ilk olarak; doymamış poliester reçinesi (Pes), stiren (St) ve aktif karbon (AC) ile hazırlanan HIPE’lerin polimerizasyonu sonucunda Pes-St-AC poliHIPE kompozit polimerleri elde edildi. Ardından Pes-St-AC poliHIPE kompozit polimerlerinin pentan, hegzan, heptan, benzen ve benzinin giderimindeki etkinliği saptandı. Daha sonra Pes-St-AC poliHIPE kompozit polimerleri SO2 gazının adsorpsiyonunda kullanıldı ve Ag+ ve Cu2+ iyonlarının gideriminde kullanılmak üzere adsorplanan SO2 grupları üzerinden sülfonlandı. İkinci aşamada; Pes ve glisidil metakrilat (GMA) ile hazırlanan HIPE’lerin polimerizasyonu ile Pes-GMA poliHIPE polimerleri üretildi. Pes-GMA poliHIPE polimerleri etilendiamin (EDA), hekzametilendiamin (HMDA), 2-aminosalisilik asit (ASA), 2-aminotiyazol (ATAL), 2-aminobenzotiyazol (ABTAL) ve 4-fenil imidazol (FIDOZ) şelatlı ligandları ile fonksiyonlandırıldı. Daha sonra Pes-GMA poliHIPE polimerlerinin Ag+, Cu2+ ve Cr3+ iyonlarının giderimindeki etkinlikleri belirlendi. Bu tez çalışmasının son bölümünde; Pes ve GMA kullanılarak hazırlanan HIPE’ler sulu süspansiyon sisteminde damlacıklar halinde polimerize edildi ve Pes-GMA poliHIPE mikroküreleri elde edildi. EDA, HMDA ve ASA şelatlı ligandları kullanılarak Pes-GMA poliHIPE mikroküreleri fonksiyonlandırıldı. Ardından fonksiyonlu Pes-GMA mikrokürelerinin Ag+, Cu2+ ve Cr3+ iyonlarını giderimedeki etkinliği saptandı.

Proton geçirgenli polimerik membranların sentezi ve karakterizasyonu Synthesis and characterization of proton exchange polymeric membranes

Bu çalışmada yakıt pillerinde görev alabilecek, proton iletkenliğe sahip yeni bir polimerik esaslı membranın geliştirilmesi hedeflendi. Bu amaçla öncelikle farklı monomerlerden çıkılarak telekelik polisülfon oligomerleri sentezlendi. Stokiyometri ayarlaması yardmıyla halojenür veya hidroksil uç gruplara sahip olarak elde edilen polisülfon oligomerlerinin özellikleri tayin edildi. Çalışmanın ikinci aşamasında elde edilen telekelik polisülfon oligomerleri ile ticari olarak temin edilen telekelik polidimetilsiloksan oligomerleri kullanılarak multiblok kopolimerler sentezlendi. Polikondenzasyon reaksiyonu ile gerçekleştirilen sentezin optimum koşulları ve elde edilen multiblok kopolimerlerin özellikleri ortaya konuldu. Elde edilen multiblok kopolimerler, trimetilsililklorosülfonat kullanılarak çözelti fazında sülfonlandı. Sülfonlanan multiblok kopolimerler membran formuna getirilerek özellikleri tespit edildi. Sülfonlanmış multiblok kopolimerlerin poli(4-vinil sülfonik asit) ile blendleri ve tungstofosforik asit ile kompozitleri hazırlanarak özellikleri ortaya konuldu. Anahtar Kelimeler: polisülfon, polidimetilsiloksan, proton geçirgen membran, multiblok kopolimer, yakıt pili.