Effects of functional groups on the solubilities of polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) in supercritical carbon dioxide
Polihedral oligomerik silseskuioksanların (POSS) süperkritik karbondioksit içindeki çözünürlüklerine fonksiyonel grupların etkileri
- Tez No: 418336
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇERAĞ DİLEK HACIHABİBOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, farklı fonksiyonel gruplara sahip hibrit yapıdaki çeşitli polihedral oligomerik silseskuioksan (POSS) ve CO2 içeren ikili sistemlerin faz davranışları incelenmiştir. Çiğlenme ve bulutlanma noktası ölçümleri yüksek basınç hücresi kullanılarak 308 ve 323K sıcaklıklarında en yüksek 30 MPa basınca çıkılarak belirlenmiştir. Çalışılan POSS yapıları arasından metakril, izooktil and oktaizbütil gruplarını içeren POSS'lar CO2 ile homojen çözeltiler oluştururken oktametil POSS'un süperkritik akışkan içinde çözünür olmadığı tespit edilmiştir. Metakril ve izooktil POSS süperkritik karbon dioksit içindeki çözünürlükleri artan sıcaklıkla azalırken izooktil POSS metakril POSS' a göre her iki sıcaklıkta da 10 kat daha yüksek çözünürlük sergilemiştir. Oktaizobütil POSS-CO2 ikili sisteminde bir geçiş basıncı gözlenmiştir. Geçiş basıncının altındaki basınçlarda oktaizobütil POSS'un süperkritik karbondioksit içindeki çözünürlüğü artan sıcaklıkla azalmaktadır. Bu basıncın üzerindeki basınçlarda ise artan sıcaklık, oktaizobütil POSS'un scCO2 içindeki çözünürlüğünü arttırmaktadır. Elde edilen bu sonuçlar POSS'ların sahip oldukları fonksiyonel grupların onların scCO2 içindeki çözünürlüklerini ve POSS-CO2 ikili sistemlerinin faz davranışlarını önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir. Çözünürlük çalışmaları devamında, POSS-CO2 sistemlerinin faz denge verileri özkütleye dayanan korelasyonlarla modellenmiştir. Kullanılan modeller; Mendez-Santiago ve Teja modeli, Chrastil modeli, Bartle modeli, del Valle ve Aguilera modeli ve Kumar and Johnston modelidir. Bu modellerin hepsi ile çözünürlük verilerine oldukça uyan sonuçlar elde edilmiştir. Bu çalışmanın son bölümünde POSS-CO2 ikili sistemlerinin çözünürlük ve faz dengesi bilgileri kullanılarak, polimerlerin scCO2 ile çevreye duyarlı malzeme işleme uygulamalarının geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Bu uygulamada scCO2'de çözünebilen katı trifloropropil POSS ve oktaizobütil POSS, CO2 ile etkileşime girebilen, biyobozunur ve biyouyumlu Poli(laktik asit) (PLA)'ya süperkritik karbon dioksit ile yüklenmiştir. Yükleme yapılmış PLA filmleri ve saf PLA filmlerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile morfolojik analizi ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve thermogravimetrik analiz (TGA) ile ısıl analizleri yapılmıştır. Elde edilen DSC ve TGA sonuçlarıyla yüklenen POSS'un camsı geçiş sıcaklığına, erime sıcaklığına ve termal kararlılığına olan etkisi incelenmiştir. Yapılan analizlerle süperkritik emprenye tekniği kullanılarak POSS'un PLA içine yüklenebildiği gözlenmiştir. Elde edilen polimer kompozitin Tg'sinin saf PLA Tg'sine göre daha yüksek olması polimer matrisindeki moleküller arası etkileşimlerin geliştiğini göstermektedir. Ancak bu süreç koşulları ve POSS türüyle PLA filmlerinin ısıl kararlılığını önemli ölçüde geliştirecek yeterli bir dolum elde edilememiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the phase behavior of the binary systems containing CO2 and various hybrid polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) with different functional groups were investigated. A high-pressure view cell was used to measure the dew-points or cloud-points at temperatures between 308K and 323K, up to 30 MPa. Among the studied POSS structures, methacryl, isooctyl and octaisobutyl POSS were observed to form homogenous solutions with CO2, while octamethyl POSS was found to be insoluble in the supercritical fluid. The solubilities of both methacryl and isooctyl POSS in supercritical carbon dioxide (scCO2) decrease with increasing temperature, while isooctyl POSS exhibits nearly an order of magnitude higher solubility than methacryl POSS at both temperatures. The octaisobutyl POSS-CO2 binary system exhibits a crossover pressure, below which the solubility of the component decreases with increasing temperature. Above this pressure, as the temperature is increased, the solubility of POSS in scCO2 increases. These results show that the functional groups of POSS affect its solubility in scCO2 and the phase behavior of the POSS-CO2 binary system significantly. After the solubility experiments the obtained phase behavior data of methacryl POSS, isooctyl POSS, and octaisobutyl POSS were correlated using density based models. The models used are; Mendez-Santiago and Teja (MST) model, Chrastil model, Bartle model, del Valle and Aguilera (del Valle) model, and Kumar and Johnston (K-J) model. All of these models gave good fit to the solubility data. In the last part of this study the obtained phase equilibrium data of POSS-CO2 binary system was used to design an environmentally benign material processing application using scCO2. In this application scCO2-soluble solid POSS, which were trifluoropropyl POSS and octaisobutyl POSS, were impregnated into a CO2-philic, biodegradable and biocompatible polymer, poly (lactic acid) (PLA) with scCO2. The morphological analysis by scanning electron microscopy (SEM) analysis and thermal characterization of the impregnated PLA films and neat PLA film by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) instruments were performed. The effect of POSS addition on glass transition temperature, melting temperature, and thermal stability were investigated. It was observed that POSS could be loaded into PLA with the supercritical fluid impregnation technique. The resulted polymer composites had an increase in their Tg with respect to neat PLA showing that the intermolecular interactions within the polymer matrix were enhanced. However, sufficient loading could not be obtained with current process conditions and POSS types loaded to obtain significant improvement in the thermal stability of the films.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Diyabetus mellitus'da gözlenen mikrovasküler komplikasyonların prostaglandinler ile olan ilişkisi
The Relation of microvaskular complications observed in diabetes mellitus with prostoglandins
CANAN NEBİGİL
Doktora
Türkçe
1985
Eczacılık ve FarmakolojiCumhuriyet ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF SARIOĞLU
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN