SAKARYA ÜNİVERSİTESİ

METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

POLİMERİK MALZEMELER

DOÇ.DR. AKIN AKINCI

• Oğuzhan GÜNGÖR 070108030• C.A.• H.S.• E.Y.

2 2 . 0 2 . 2 0 1 1

İÇİNDEKİLER

5.10 İyonik Polimerler ………………………………………………………………………………………………………………………………………2

5.10.1 Fiziksel Özellikleri ve Uygulamaları ……………………………………………………………………………………………………….3

5.10.1.1 İyonik Çapraz Bağlama ……………………………………………………………………………………………………………………..3

İyon Değişimi …………………………………………………………………………………………………………………………………..……………..4

5.10.1.3 Hydrophilicity ………………………………………………………………………………………………………………………………..….6

5.10.2 İyonomerler …………………………………………………………………………………………………………………………………………8

5.10.2.1 Polietilen iyonomerler ………………………………………………………………………………………………………………………8

Elastomerik İyonomerler ……………………………………………………………………………………………………………………….…….10

5.10.2.3 Politetrafloroetilen Temelli İyonomerler ………………………………………………………………………………….….….11

5.10.2.4 Polisulfon Temelli İyonomerler ………………………………………………………………………………………………….…....13

5.10.3 Polielektrotlar ……………………………………………………………………………………….………………………………..…….……14

5.10.3.1 İyon Takasçıları ……………………………………………………………………………………………………………………….……...14

5.10.3.2 Uygulamaları …………………………………………………………………………………………………………………………..………16

Polikarboksilatlar ………………………………………………………………………………………………………………………………..……..…18

Tamamlayıcı Polielektrolitler ……………………………………………………………………………………………………………..……..….19

Sentetik Polimer Membranlar …………………………………………………………………………………………………………..…….…….20

Membran Hazırlanması ………………………………………………………………………………………………………………..……….….….20

Membran Modülleri ………………………………………………………………………………………………………………………...…….…….22

Uygulamaları ……………………………………………………………………………………………………………………………….…….…………23

Hidrojeller ve Akıllı Polimerler …………………………………………………………………………………………………………………….…23

Akıllı Polimlerler …………………………………………………………………………………………………………………….………..…………...24

5.14 Dendritic Polymers …………………………………………………………………………………………………………..………..………….27

Uygulamaları …………………………………………………………………………………………………………………………………….…..……..28

1 | S a y f a

5.10 İyonik Polimerler

Iyonik polimerler kendi yapısı içinde kimyasal olarak bağlı iyonları içeren polimerlerdir [110-116].Bu malzemeler çok özel ve sınırlı sayıda bulunmaktadır ve önemli ticarı uygulamaları vardır.Bunlardan bazıları eriyik-işlenebilir termoplastikler içerir ve iyonomerler olarak adlandırılırlar; içeriklerinde birçok iyon ve suda çözünebilen polimerler içerenlerine polielektrolit ya da iyon değiştirme polimerleri içeren çapraz bağlı polimerler denir. Polielektrolit ve iyon değiştirme reçineleri dirençli malzemelerdir geleneksel plastik makinleri üzerinde işlenemezler.İyonik polimerler bünyelerinde bağlı iyon tiplerine ve bağlı iyon polimer zincirinin belirli bir uzunluğu boyunca mevcut miktarına göre sınıflandırılabilir ve onlarda kendi içlerinde destekleyici polimerik omurga yapısına göre sınıflandırılabilir.

Bağlı iyon genellikle sülfanat gibi bir anyon ,fosfonat,karbonat,dörtlü bir katyon ya da amin içerir.Her iki tipin birlikte oluşabileceği ampfoterik polimerde vardır.Her durumda iyonize derecesine göre poliyon zayıf ya da güçlü olabilir.Örneğin polisülfatlar ve kuarter tip poliiyonlar güçlü ,doğal olarak polifosfonatlar arada bulunğungan polikarbonatlar ve amin tip polimerler zayıftır .

Bağlı iyon , polimer's kovalent omurgasına kolye edilebilir ( bir polifosfonat olarak (XX) ), ya da bir iyo (XXI) ‘ da olduğu gibi, ayrılmaz veya zincirlenmemiş olabilir.

Hemen hemen her klasik polimer türü ,kolye bir iyonik polimer formu oluşturmak için değiştirilebilir. Ancak, integral tip iyonik polimerler,iyonik formda omurgalarda bulunabilen özel yapılardır. Iyonik polimerler bağlı iyonları üzerinde yükleri nötralize karşı iyonlar içermektedir. Counter iyonları üç gruba ayrılabilir: (1) kimyasal bağ yapabilen, (2) di-veya (c) ve polimerik trivalan. Polimerik karşı iyon içeren Polimerler genellikle poli tuzlar, polielektrolit kompleksler, polyion kompleksleri, Simpleksler denir.

İyonik polimerlerin sentezi için kullanılan yöntemler özellikle üç tipe ayrılabilir: (1) doğrudan sentezi, (2) standart önceden oluşturulmuş polimer sonrası işlevsel, ve (3) özel bir şekillendirilmeyle polimer sonrası işlevsel.

Doğrudan sentez genellikle en sık, iyonik polimerler, poli (akrilik asit) ve poli (metakrilik asit), örneğin, karboksi polimerler gibi polielektrolitler için kullanılır. Polimer yeterince reaktif olması şartıyla,önceden oluşan polimerlerin fonksiyonlandırılmasında sıklıkla kullanan sentetik bir yöntemdir. Yaygın örnekler ; polistiren sülfonasyon ve serbest radikaller kullanarak polybutan üzerine Thioglikolik asit aşılamadır.Özel fonksiyonlandırılabilen kopolimerler hidroliz ile asit iyonomerler türetmek için kullanılmıştır. Bu amaçla, karboksilik asit polimerlerin akrilat esterlerinin, akrilonitril veya maleik anhidrit içeren kopolimerler hidrolize oluşturduğu pek çok örnek vardır.Daha sonraki sayfalarda açıklanacağı gibi bir sülfonik asit iyonameri, Nafion, bir Sülfanil florür ile kopolarize edilerek tetraflorürhidrat hidrolizi ile oluşur.

2 | S a y f a

Bu konuda bahsedilen iyonomerler tüm anyonik polimerlerdir. Katyonik polimerler daha az olsa da aynı derecede önemli ortaklardandır. Kolye katyonlar genellikle bir çok adımla amonyum tipi ile fonksiyonlandırma ile yapılır bu sırada değişken klorür içeren bir öncü bir tersiyer amin ile reaksiyona girer:

Bazen bunun tersi de önceden oluşmuş poliamin bir alkil halojenür ile reaksiyona kuaternize olduğunda yapılır:

5.10.1 Fiziksel Özellikleri ve Uygulamaları

Sentetik iyonik polimerler, kullanımında üç belirgin özellik vardır: (A) iyonik çapraz bağlama, (b) iyon değişimi kapasitesi, ve (c) hidrofilik.İyon içeriği ve ilgili organik iyon polimer uygulamaları Tablo 5.14 'de özetlenmiştir.

5.10.1.1 İyonik Çapraz Bağlama

Düşük dielektrik ortamda İyonik polimerlerin iyonları içinde, sahip oldukları uyumsuz bir kovalent polimer omurga malzemeden oluşan omurga birbirleri ile ilişkilendirilecek iyonları izin konformasyonları içine zorlar.Çünkü bu iyonik gruplar,farklı zincir iyonları içerir ve çapraz davranış gösterir,bunun nedeni onların termal labiller olmasıdır.İyonomerler bunedenle çapraz bağlı ve eriyik-işlenebilir davranır ,termoplastik malzeme veya omurga olarak, elastomerik ise termoplastik kauçuklardır. İyon toplama etkisini , uzman termoplastik malzemeler eritmek ve üretmek için kullanılır. Yüksek iyonik polimerler sayesinde , polielektrolit, iyonik çapraz bağlama ile polimerlerin erime noktaları üzerinde ayrıştırmak veya termoplastikler olarak kullanılır.

İyonik agregaların iki çeşit iyonomeri ,multiplet ve kümeler halinde bulunur, matris içinde kovalent omurga malzemenin arasında denge halindedirler. Multiplet ve kümeler halinde microphase bu teoriyi destekleyen kanıtlanır ; birçok fiziksel ölçüm türleri ile , x-ışını saçılması ile ( küçük açı olmanın önemli teknikleri) ve kızılötesi ve Raman spektroskopisi tarafından sağlanmaktadır.

3 | S a y f a

İyon Değişimi

Iyonik polimerler iyonların iki tip yapının bir parçası olan, yani bağlı iyonları, ve serbest ters yüklü iyonları içerir. Eğer iyonik polimer çözünmez bir ortamda ise, ters yüklü ve çevresindeki benzer iyonlar değiş tokuş edilir ve bir denge kurulur, bu çözünmeyen polyionun, gözenek fiziksel form gibi faktörlere bağımlı olma sürecinin kinetiği, ve yüzey alanını oluşturur

İyon hareketinin oluşturduğu bu bariyer Donnan (potansiyel) dışlama olarak bilinir.

İyon değişimi özelliği önemli sonuçları ve uygulamada üç farklı bağımda bulunur. (1) iyon değiştirme reçineleri, (2) iyon-değiştirici membranlar, ve (3) heterojen kataliz vardır.

İyonik polimerlerin içerisindeki Iyon değiştirme reçineleri çözünmez boncuklara benzetilir. En iyi bilinen kullanım alanları deiyonizasyon veya distile su musluk suyu demineralizasyonudur. Bu süreçte, su, reçine iki tip, tek bir poliasitle ve diğer bir poli taban ile iletişim kurar, net etkisi polyionlar HC(-) ve OH(-), yani H2O için musluk suyundan MC ve XK alışverişinde böylece:

Etkili olabilmesi için, iyon değiştirme reçineleri yüksek iyonik içeriğe sahip olmalıdır. Polielektrolit doğal olarak suda çözünebilirler bunun nedeni yapılarındaki çapraz kimyasal bağlardır. Şişme suyun içerisinde ne zaman hızla iyon değişimini kolaylaştırır.

4 | S a y f a

İnce bir zar şeklinde bir polyion iyon değişim olgusunun bir başka uygulamada iyon-değişim membranı olarak kullanılır. Elektrolit bir iyon-değişim membranı ve karşı iyonlara maruz kaldığında, , iyon bir bariyer olarak hareket eder ve geçişini sağlar. Bu ilke elektrodiyaliz ve klor-alkali hücreler açıklanacağı bölümlerde yararlanılır.

Elektrodiyaliz su (Şekil 5.55) ve deniz suyu arıtma için kullanılan diyalizer alternatif polianyon ve polikatyon membran ayrılmış alt hücreler, bir dizi bölünmüş bir elektrik hücrelerden oluşur. Uygulamada kullanılan arıtma süzdürücüleri 100 kadar alt hücresi var.

Süzdürücünün diğer uygulamaları salamura konsantrasyonu ve elekaltı suyu ile tuzsuzlaştırma içerir. (Ancak bir iyon değişim süreci değildir sıradan diyaliz ile elektrodiyaliz için önemli de değildir boyutunda farklılıklar ve dolayısıyla difüzyon büyük ve küçük moleküller arasında, genellikle konuşan bir zar aracılığıyla dayalı bir ayrılık oluşturur.)

5/88

5 | S a y f a

İyon-değişim zarı uygulamada , ilgili iyon-seçici elektrotu bulundurmaktadır. Böylece ne zaman bir iyon-değişim zarı, iyonik bir ortamda batırılırsa elektrot kapanır. Fonksiyon değiştirme kapasitesi yüksek iyon içeriği gerekli değildir. Bu, elektriksel direnç azaldıkça yüksek iyon içeriği avantajlı olabilir zar onun seçici geçirgenliğe azaltılır, böylece son derece su ile şişmiş hale gelir. Bir iyon değiştirme zarı iyon içeriği dolayısıyla sık sık ara bir iyonomer ve bir iyon değiştirme reçinesi arasındadır.

Sıradan diyaliz gibi İyon değişim diyalizi (veya değişim katsayısı), bir difüzyon kontrollü ayırma işlemidir, ikincisi ise aksine iyon değişimi içerir ve bu nedenle (bir akım verilmeden olsa) bir iyonik zara ihtiyacı vardır. Katyonlar zarın her yerinde yaygın olan bir poli iyonik zar kullanılırsa, Şekil 5.56 üzerinden gösterilen takas gibi anyonlar değildir, bu yüzden katyonlar ayrılır, ancak zar her tarafında elektrolit miktarı sabit kalır. Sürekli hücreleri kullanılarak yapılan diyaliz , sıyırma ve konsantre radyoaktif atıkların seyreltik radyoaktif iyon aracı olarak geliştirilmektedir.

5.10.1.3 Hydrophilicity

Iyonik polimerler hidropoliktir. orta iyon içeriğine sahip olanlar su ile temas halindeyken kabarma olur. orta iyonik polimerler sayesinde bu kabarma eritme olmadan.hidrofilik yapının iyon değişimini daha geçirgen yapmak için avantajı vardır. orta iyonik polimerlerin hidrofilik yapısı membran uygulaması için başka bir türü yol açıyor.Bu ters osmozdur. Ters osmoz yöntemi ile bir serum fizyolojik yüzeyine basınç uygulanmasını içerir. Yarı geçirgen bie zarda iyonların geçiş izni vermemesi saf su geçmesini zorlar. Doğal osmotik basınç gibi ters osmoz da bir basınç ozmotik basınç aşan uygulanmalıdır. Aksi yönde aflowin ulaşmak için su düşük olduğu bölgeden yüksek olduğu bölgeye ulaşması için ters yönde bir kuvvet vardır. Şekil 5.57 tuzlama, (tuzlu, acı su ve deniz suyu) için kullanılan süreç içinde içilebilir kalitede su elde bir hidrofilik zarından çok yüksek basınç altında elde edilir. Ters osmoz da kağıt fabrikası işlemleri, kirlilik kontrolü, endüstriyel su arıtma, kimyasal ayrımları ve gıda işleme için atık su kurtarmak için kullanılmaktadır. Şekil 5.57 de belirtilen bölümlerinde ters osmoz işleminin şematik bir temsilidir. Uygulamada, ters osmoz işlemi borulu yapılandırma sistemi (Şekil 5.57b) yürütülmektedir. bir iç tüp aracılığıyla yüksek basınç altında Ham atık su akar (osmotik basınçtan daha büyük) yaptık.

Şekil 5.57: (a)ters osmoz işleminin şematik resmini temsil ediyor (b): ters ozmoz ile atıksu arıtma için boru yapılandırma sistemi. bir yarı geçirgen zar malzeme ve yüksek basınç çalışma için tasarlanmıştır. Arıtılmış su ve

6 | S a y f a

atmosferik basınçta sıradan malzemeden yapılmış dış tüp çıkarılır. ters osmoz için kullanılan zar vardır, ve iyon değişimi oluşabilir iyonik olsa ancak, elektrik akımı uygulanır Donnan dışlanma (çünkü ve elektrodiyaliz aksine tuz genel bir iletim). Böylece, ters osmoz için bir zarın temel bir gereksinim hidrofilik iken, iyonik olması gerekmez. Aslında, geliştirilen en başarılı ters osmoz zarının noniyonik selüloz asetat yapılmıştır. Sufonated polyaromatics gibi bazı iyonik polimerler, onların daha fazla kimyasal kararlılık ve biyolojik bozulmaya karşı direnç nedeniyle kullanılmaktadır. Çeşitli mekanizmalar ters osmoz açıklamak için ortaya atılmıştır. Sourirajan [114] tercihli soğurma-kapiller akım mekanizması göre, ters ozmoz ayırma kılcal gözenekler aracılığıyla baskı altında bir arayüzey fenomen ve sıvı taşımacılığı kombine sonucudur. Şekil 5.58a tuz çözeltileri taze su geri kazanımı için bu mekanizmanın kavramsal bir modeldir. çözelti ile temas zarın yüzey, su ve / veya çözünen için tercihli itme için tercihli emilimi sahipken tercihen içerisinde de tutulur arayüzey su sürekli uzaklaştırılmasını,bir monomoleküler nitelikte olan, membran kılcal yoluyla baskı altında akışı etkilenir. Bu modele göre, azami ayırma ve geçirgenlik için kritik gözenek çapı tercihen içerisinde de tutulur arayüzey tabakası (Şekil 5.58b) iki katı kalınlığında eşittir.

Endüstriyel açıdan, belirli bir ayrılık için ters osmoz sistemleri karakterize iki temel parametreler şunlardır: (2) su akı ve büyüklük içeren filmler hazırlama yöntemlerine bağlıdır.

(a) tercihli emilimi kapiler akış mekanizması şematik gösterimi (b) azami ayırma ve geçirgenlik için Kritik gözenek çapı. (Izin Agarwal, JP ve Sourirajan, S. 1969. San Müh. Chem., 61, 62. After ile.) 50-90 Plastik Teknolojisi El Kitabı q 2006)

7 | S a y f a

Sayıları gerekli büyüklükte gözenekler, Bu yaklaşım tuzdan arındırma ve diğer uygulamalar için gözenekli selüloz asetat zarın Sourirajan-Loeb tip başarılı gelişiminin temelidir.

Ters osmoz yüksek akı elde etmek için, zar yüksek yüzey alanına sahip olmalı ve çok ince olması (0,02-1,0 mm) gerekir, ama aynı zamanda uygulanan yüksek basınca dayanıklı ama aynı zamanda çok güçlü olması gerekir. Bir deri, bir filtre kağıdı gibi, çok gözenekli ve çok (Ø100 mm) kalınlığa seçici olmayan başka bir zarın bir destek üzerine monte edilmiş olarak çatışma içinde olan bu gereksinimleri karşılamak için, yarı geçirgen zar kullanılır. Bazı tür çift katmanlı, her katman ve aynı polimer olan zarın sonra ayrılmaz ya da asimetrik olarak adlandırılır, ama diğerlerinde katmanları farklı polimerlerin ve zarın bir bileşik denir. Kompozit membranlar kendi geçirgenlik için ayrı ayrı optimize edilmiş-deri ve gücünü için destek olmak her katmanın avantajı var-ama onları integral membran yapmak daha zordur. Polielektrolitleriyle hangi kovalent çapraz bağlanmış olanlar ve suda çözünebilen dışında uygulamaları bu özelliği dayanmaktadır. Temelde, bu uygulamalar, sulu ortamda ve akışkan özellikleri değiştirerek veya sulu çamurlar veya kolloidal süspansiyon içinde parçacıkların davranışlarını değiştirerek polielektrolit bağlıdır. Polielektrolit böylece koyulaştırıcı olarak hareket eder sulu çözeltilerinin viskozite ve polimer molekül ağırlıklı etkisi artar büyüklüğünü artırmak için Doğal diş etleri meydana gelir. ve asidik polisakkaritler geleneksel olarak, gıda maddeleri ve eczacılık ürünlerinde kıvam olarak kullanılmış, ancak son zamanlarda sentetik polielektrolit bu rollerde kullanılmıştır. Fazla kullanımı da lateks boya ve benzeri özel sıvıların özelliklerini değiştirmek için polielektrolit yapılmıştır. Polielektrolit de sulu süspansiyon partikülleri stabilize böylece dispersant olarak hareket ederler. onların iyonları bir hidrofilik yüzey ve su ile etkileşim şeklinde iken bu reaksiyon olarak, polielektrolit ve hidrofobik omurgalarına, van der Waals çekim tarafından parçacıkların yüzeyine emilir. süspansiyon veya boncuk polimerizasyonu, örneğin, bir hidrofobik vinil monomer bir polielektrolit tarafından stabilize damlacıkları forma sallanarak suda dağılır. monomer Her stabilize damlacık ve bir yığın polimerizasyonu sistemi gibi davranan polimerizasyon bir boncuk şeklini alır. Polielektrolit, onların iyonik şarj bağlı olarak kolloidal parçacıkları ile etkileşim ve stabilize hidrofilik yükleri nötralize, böylece ajanlar flocculating gibi davranıyorsun. Onlar çamurlar ve endüstriyel atıklar koagüle bu şekilde kullanılmıştır.

Çeşitli şekillerde su davranışları bağlı polielektrolit diğer uygulamalar vardır. Onlar böylece, tekstil sektöründe ve kağıt üretiminde boyutları olarak kullanılan havalandırma amaçlı sondaj çamurları ve toprak katkı maddesi olarak. Polielektrolit uygulama Avery farklı tür diş sementler.Here bir iki değerlikli katyon büyük gücü yüksek çapraz bağlı çökelti forma polianyonun sulu bir çözelti eklenir olarak kullanmaktır..

5.10.2 İyonomerler

5.10.2.1 Polietilen iyonomerler

Polietilen dayalı iyonomerler Bölüm 4’de daha önce tarif edildi. Polietilen omurga En büyük bileşeni (Ø90%) olan karboksilat gruplar ve kolye ile kopolimerleri vardır. Etilen doğrudan serbest radikal başlatılması ile düşük yoğunluklu polietilen yapmak için kullanılan yüksek basınçlı yöntem geliştirildi süreci sürekli metakrilik asit ile copolymerized olduğunu. Etilen doğrudan serbest radikal başlatılması ile düşük yoğunluklu polietilen yapmak için kullanılan yüksek basınçlı yöntem geliştirilmiştir. KOMONOMER, metakrilik asit daha reaktivite sağlayan, uygun oranlarda karıştırılır ve yaklaşık 30.000 psi (207 MPa) basınç ve 250-280 C sıcaklıkta bir reaktör için bir peroksit başlatıcı ile tanıtır. Bu metakrilik asit ünitelerinde, ve dolayısıyla daha sonra oluşan iyonik çapraz bağlantıları, rastgele dağıtılır ve kompozisyon üniform sağlar.

İyonomerler ve ayırt edici özellikleri belirginleştirir karboksilik asit grupları etkisiz hale getirir. Nötralizasyon 150 C bir değirmende poliasitle erime ve toz formda ya da bir baz veya bazik tuz eklenerek yapılır bu işlem tedavi sonrası türdür. Bu nötralizasyon işlemi sırasında, poliasitle yumuşak, akıcı haldedir , opak kitle olarak başlar ermiş iyonomer oluşur , lastik, sert ve saydam hale gelir.

8 | S a y f a

Akışkanlık i kaybı veya güç kazanmak için magma iyonomerlerden yararlanılır. Ki etkisi güçlü iyonik çapraz bağların oluşumu (Şekil 5.59) açıklanmıştır bir iyonomer viskozite eriyik bir karşılaştırma ile gösterilir. Etilen ve metakrilik asit içeren bir kopolimer erimesinde, örneğin, asit yüzde 2 sadece yaklaşık % 50 artarak bir başka eşdeğer polietilen homopolimer göre, ama ne zaman etkisiz ve dolayısıyla viskozitesi yirmi kat erime artar. (buarada Asit ile hafif bir artış zayıf hidrojen-bağlı çapraz bağlantıları anlatılır.)

Açıklandığı gibi, iyonomer viskozitesi asit habercisi daha büyük olmasına rağmen, ikisinin fiziksel bağları kırılmıştır (Şekil 5.60)’de anlatıldıgı gıbı, neredeyse aynıdır çapraz bağlantıları. Viskozitesi yüksek iyonomerlerin kesme hassasiyeti önemli bir özelliğidir.

ŞEKİL 5.59 poli (etilen-ko-metakrilik asit) Erime viskozite ve sodyum tuzu polietilen göre.

Yüksek erime gücü, kısmen desteklenir böylece düşük makaslama da iyonomerler ekstrüzyon veya şişirme için yararlı kılar.

Etilen iyonomerlerin en önemli bir özellikleri onların asit öncüleri veya polietilen kendisi değil aksine şeffaf olmasıdır. Böylece, mikrokristal iyonlar tarafından geliştirilmiş, makrokristal, engellenir. İyonomerler ve şeffaflık ambalaj uygulamalarında yararlıdır.

9 | S a y f a

ŞEKİL 5.60 Erime viskozite (160 C) 3.5 mol% komonomerinin ve sodyum tuzu ile poli (etilen-ko-metakrilik asit) çeşitli kayma oranları.

Polietilenlerin bazı fiziksel özellikleri Tablo 5.15 de asit kopolimer, poli (etilen-ko-metakrilik asit) olanlar ile karşılaştırılmıştır. Asit kopolimer Tablo 5.15, gösterildiği gibi sert olduğunu,iyonomerlerin çekme dayanımının 27-53% artış olur ve sertlik neredeyse üç kat artar.

Polietilen iyonomerler, esnek ve düşük ısıda iyi darbe tokluğu ile sert olarak tanımlanır ve stres-aşınma, ve çatlama yağ ve solventlere karşı dirençlidirler. Film , levha, şişe, ve blister paketler halinde kalıplar vardır ve enjeksiyon ile şekillendirilir.

Elastomerik İyonomerler

İyonik polimerlerin bir dizi kovalent omurgası olarak tanınan bir elastomer olduğunu vardır ve küçük bir iyonik içeriği, böylece elastomerik iyonomerler denebilir. Iyonları bu polimerlerin çapraz bağların en azından bir kısmını sağlar. Bunların çapraz iyonları tarafından bağlanmış olan elastik iyonomerlerdir ,Ancak, termoplastik olma özelliği yararlıdır.

Yukarıda açıklanan polietilen iyonomerler yakın akrabalarına olan Karboksillenmiş polybutadiene iyonomerler, içeren bir temelde polybutadiene omurga bazı akrilonitril ve stiren, esnekliği ve tokluk ayarlamak ve buna ek olarak 6 ile% akrilik veya metakrilik asit ağırlık itibariyle. polietilen iyonomerler gibi, genellikle, ancak, emülsiyon yöntemlerle karboksilik asit monomer ile doğrudan kopolimerizasyon yapılır. Genellikle monomerlerin freeradical başlatıcı olarak emülgatör ve potasyum persülfat olarak sodyum dodecylbenzene sülfonat ile su slurried vardır. karboksilik asit monomer eğilimi monomer nonionized şeklinde kalacak şekilde sulu faz asidik yaparak bastırılmış yerine bütadien-zengin aşamasında kalan sulu faz boşanmak için. Karboksillenmiş polybutadienes nötralize zaman, vulkanizasyon etkisi üreten, iyonik çapraz bağlama tabi. Nötralizasyon sonra sulu sodyum hidroksit ile tedavi ısıtma, ya da çinko oksit ile doğrudan ısıtma yapılabilir. Iyonik çapraz bağ oda sıcaklığında orta gücü sodyum iyonu ile oluşan ve 1008C de ayrışmaktadır. polimer yüksek sıcaklıklarda önemli akım kapasitesine sahip olmasına rağmen çinko ile oluşan iyonik çapraz bağ çok güçlüdür. Tablo 5.16 de sodyum ve çinko vulkanizatları bazı özellikleri öncü olanlar ile karşılaştırılmıştır. Yüksek gerilimli iyonik vulkanizatları bir özelliğidir. Bir karşılaştırma olarak, kükürt ile vulkanize standart polybutadiene elastomer, 1,5 mol% metakrilik asit içeren eşdeğer bir kopolimer ise 1,9-5,8 MPa (275-841 lbf/in.2), bir kuvvet verir ve ile vulkanize

10 | S a y f a

TABLO 5.15: Polietilen iyonomerlerin Karşılaştırmalı Fiziksel Özellikleri ve Bunların Öncü Asitleri

Magnezyum oksit, 29,0 MPa (4,2! 103 lbf/in.2) verir. iyonik vulkanizatları zayıflamış ise Ayrıca, karbon siyahı-kükürt vulkanizatları güçlendirilmiştir gibi dolgu maddeleri farklı yanıt. Karboksillenmiş polybutadienes yoksul sıkıştırma seti, yüksek stres gevşeme, ve yüksek sıcaklıklarda düşük performansa sahip başlıca nedeni, termoplastik elastomerler kadar kullanılmış olmamıştır. örgüler olarak temin Karboksillenmiş polybutadienes, en azından doğrudan, hangi sıklıkla iyonize karboksilat içermeyen, daldırma ve kaplama prosesleri, uygulama ağırlıklı olarak kullanılırlar. Uygulamalar eldiven daldırma yapıştırıcılar, kağıt kaplama, halı-destek, bağlayıcı nonwoven kumaşlar ve karboksil gruplarının yün proteinlerin amino grupları kolye ile reaksiyona inanılıyor da küçültmek geçirmezlik yünlü giysiler dahil. Karboksillenmiş kafeslerin çok çeşitli ticaret welldeveloped öğeleri olarak mevcuttur; bunlardan bazıları stiren-butadien (AKR) ve diğerleri akrilonitril-butadien (NBRs) vardır.

Böyle çinko oksit ve sülfür veya çinko oksit ve peroksit ile karışık olarak vulcanizations, sipariş geleneksel yöntemlerle iyonik yöntemin avantajlarını birleştirmek için Karboksillenmiş NBRs için kullanılır. Karışık vulkanizatları aşınma, petrol ve yakıt için yüksek gerilimli ve önemli mukavemeti vardır,endüstriyel silindirler ve jantlar ve ayakkabı tabanı gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Kuru NBRs örgüler daha az sınıflarda mevcuttur. Elastomerik iyonomerler da EPDM lastik olarak bilinen etilen-propilen-dien üçlü kopolimerlerden geliştirilmiştir.

5.10.2.3 Politetrafloroetilen Temelli İyonomerler

Politetrafloroetilen (PTFE) omurgalı polimerler ve asılı perfluorosulfonate ya da perfluorocarboxylate grupları pahallı olmalarına rağmen ticari olarak önemli malzemeler haline gelmişlerdir. Sülfonatlar 1970'lerin başında Du Pont tarafından Nafion olarak tanıtılmışlardır. Karboksilatlar ise Asahi Glass tarafından 1978 yılında tanılmıştır. Tetrafoloraetilenlerin serbest radikal kopolimerizasyonu tarafından yapılırlar ve kopolimerlere başlangıçlık sağlayan perflorovinil monomorler ki bunlar daha sonra hidroliz sayensinde sülfonik ve karboksilik asit grupları oluşturularak fonksiyonlaştırılabilirler. Perflorovinil monomerler, hegzafloropropilen oksit kullanılarak çoklu adım sentezi yoluyla tetrafloraetilenden üretilir.

11 | S a y f a

İlk kullanım amacı yakıt hücrelerinde zar olarak olmasına rağmen Nafion çeşitli elektrolitik ayrılma süreçlerinde daha kullanışlı ayrılma alanları bulmuştur. Bu uygulamalarda katyon değişimi özelliklerinden faydalanılarak agresif kimyasal ortamlarda bile kullanıla bilinmektedir. Kullanım örneklerinden bir tanesi aşama aşama geleneksel diyafram ve civa hücrelerinin yerini alarak klor alkali hücreli zar üretilmesidir. Klor alkali süreçte hücre polianyonik zar tarafından anot parçacığına ayrılır ve bunun içine tuzlu su eklenerek katot kompartımanının içerisine su eklenir. Elektrik potansiyelinin uygulanmasıyla sodyum, zar içinden pozitif tuzlu sudan geçerek suya oradan katodun etrafında sodyum hidroksit oluşturur. Tuzlu suyu ve suyu birbirinden ayrı tutan zar vardır. Bu zar pozitif sodyum pozitif iyonlarının iyon değişimi sayesinde Cl ve OH arasında bir bariyerˉ ˉ olarak görev yapar.

Nafion zarları 0.66 – 0.01 Eq/kg arasında değişen iyonik içeriklere sahiptir. Bu iki bileşenin uçları, çift katmalı perflorokarboksilat (Flemion) polimerden yapılır.

Perflororokarboksilatlar, karboksilatların belli bir iyon içeriğinde sülfanattan daha az hidrofilik olacağı ve bu yüzden iyon içeriğini dengelemeye yardımcı olacağı fikriyle yola çıkılır.

Elektrolizde gücün tüketilme etkinliği ve üretilebilecek kirlenmemiş sodyum hidroksitin en yüksek konsantrasyonu klor alkali süreçte zarın performansını belirler. Çift katlı karboksilat zarlar Nafion tipli zarların yüzeylerinin değiştirilmesiyle üretilirler. Asahi Chemical üreticisi tarafından kullanılan bir süreçte Nafion tipli bir

12 | S a y f a

yüzeydeki bir sülfanat, sülfinik ve sülfenit asitlere indirgenir ve karboksilat tabakasına okside edilir. Bu karboksilat tabakasının kalınlığı 2 – 10 mm arasında değişmektedir.

Tokoyoma Soda, Neosepta F zarlarını üretmektedir. Asit formalarındaki Nafionlar süper asidiktirler. Yani sülfürk asitten daha güçlüdürler ve çok güçlü katalitik güçleri vardır. Asit formundaki Nafion tozları bu yüzden bir çok reaksiyon tipinde katalist olarak kullanılırlar.

5.10.2.4 Polisulfon Temelli İyonomerler

İyonomerler, polisilfonların ticari iyonomerleri öncelikli sülfonat zar olarak üretilir ve ters ozmos sayesinde suyun arıtılmasında kullanılır. Bu uygulamada sıradan zar materyallerinden üstündürler çünkü su işlemeye, klorun kullanımınna ve oksidasyona dayanıklıdırlar ayrıca güçlü kimyasal temizleme işlemleri ve yüksek basınçları altında sıkıştırılmaya dayanıklıdır. Geleneksel polimer selüloz asetat daha az güçlüdür ama Nafion eylemsiz olmasına rağmen ters ozmosda kullanılmak için çok pahallı ve üretimi zordur. Sülfonlar tamamen şekilsiz omurgaya ve çözünürlüğe sahiptirler. Sülfonlar çok kolay bir şekilde çözücüler tarafından zarlara dönüştürülebilirler. En uygun iyon içeriği yaklaşık 1 Eq/kg dır. Bu da suyun hızlı bir şekilde geçmesine ve istenmeyen materyallerin az miktarda öbür tarafa sızmasını sağlarlar. Ticari polisülfonlar, iyonomer üretmek amacıyla postfonksiyonizasyon adımında sülfatlanırlar. Dikoloroetan içinde çözündükleri zaman kompleks sülfür trioksid ve trietil fosfat karşımıyla işleme sokulduklarında Udel R işaretli halkalar üzerinde monosülfatlanır ki bu sülfon grubuna bağlı halkalarda sülfon grubu tarafından deaktive olurlar.

Victrex iki birimin rastgele bir kopolimeridir. Bunun içinde halka R işaretli bir B birimi de basit bir sülfürik asidin çözünmesiyle monosülfatlanır. Diğer aromatik halkalar ve tüm birim A eylemsizdir. Reaksiyonun

13 | S a y f a

büyüklüğü kopolimer içindeki B birimin oranıyla alakalıdır. Sülfonatlanmış Victrex içindeki iyonik ilişkilenmelerin gücü Tg nin artışıyla belli olmaktadır.

5.10.3 Polielektrotlar

5.10.3.1 İyon Takasçıları

İyon takasçılarının en önemli grubu, iyon takasçı reçineleridir. Matriks olarak adlandırılan çerçeveleri, kuralsız makrokolikler üç boyutlu hidrokarbon zincirleri tarafından oluşturulur. Bu matriks iyonik gruplar taşımaktadır. İyon takasçısı reçineleri polielektrotlara çapraz bağlanmıştır. Tamamen sentetik iyon takasçısı reçineleri B. A. Adams ve E. C. Holmes tarafından İngiltere’de 1935 yılında hazırlanmıştır. Günümüzde yüzden fazla sentetik iyon takasçısı reçineleri çeşitli üreticiler tarafından yapılmaktadır. En büyük üreticiler aşağıdaki tabloda listelenmiştir.

Aşağıdaki tabloda ise iyon takasçılarının reçinelerinin hangi yapıda olduklarına dair bir tablo bulunmaktadır.

14 | S a y f a

Stiren - DVB kopolimer boncuklar süspansiyon (inci) polimerizasyon tekniği ile hazırlanır. Monomerler, benzoil peroksit gibi bir polimerizasyon katalizörü ile karışrılır. Küçük damlacıklar halinde oluşan karışım daha sonra sıcaklığı genelde 858 -1008 °C arasında değişen sulu çözelti ile yapılan polimarizasyon işlemi için gereklidir. Süspansiyon sabitleyicisini (polivinil alkoli sodyum oleat, magnezyumun sulu aşaması vb.) damlacıklar halinde bulunan silikat yığınlarının boyutları engeller. Viskoziteyi bu tanelerin boyutu belirler. Tanelerin çapları genellikle 1 – 2 mm arasında olur. Bu yöntem, jel tipi polimer matriksleri oluşturur. Polimerizsyon işleminde jele toulen karıştırılarak matriksler kaldırılabilir. Çoklu gözenekler ki bu macroteticular boncuklar olarak da

15 | S a y f a

adalandırılır geleneksel bir inci polimerizasyon tekniği ile de hazırlanabilir. Monomer bir organik çözücü eklenir fakat polimer oluştuğu zaman içerisinde monomerler çözünmez.

Stiren – DVB kopolimler boncuklar üretmek için katyon değiştirici reçine olarak çok kuvvetli bir asit türü olan sülfonat kullanılır. Bunu gerçekleştirmek için yaklaşık 10 kez sülfirik asit 1508 °C de ısıtılır. Reaksiyon çok basit olmasına rağmen hassas işlemler ve parametreler gerektirir ve yakından kontrol edilmesi, uygun boncukların oluşması için önemlidir.

Zayıf asit, anhidrit ve çapraz bağlama ajanı ile katyon değişim reçineleri ve organik asit ya da asit kopolimarizasyonu kullanılarak hazırlanır. Bir kural olarak, divinil benzen, etilen dimetakrilat ya da en az iki vinil grupları akrilik veya metakrilik asit ile birlikte kullanılır. Suda çözünen asit yerine polimerize edilmiş esterler kullanılabilir. Polimerize edilmiş esterler daha sonra hidrolize uğratılır. Böylece nihai ürünlerin iyonik içeriği artar. Bu da yaklaşık 9 – 10 Eq/kg (kuru) kadar olur. Bu tür reçinelere; Amberlit IRC-50, Duolite CS-101, Permutit H-70, ve Wofatit CP-300 örnek gösterilebilir.

Polistiren ile başlayan zayıf baz ve kuvvetli baz reçinelerin hazırlanış reaksiyon şeması aşağıda verilmektedir.

5.10.3.2 Uygulamaları

İyon değiştirme reçinelerinin uygulama alanları çeşitlidir. Su yumuşatmadan kimyasalları iyileştirme alanlarına kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. İyon değişimi son derece faydalı endüstriyel gelişmelere sebep olmuştur.

16 | S a y f a

Endüstriyel uygulamada iyon değişimi tepkimeleri belli kademelerde gerçekleşir. Aşağıdaki şemada bu kademeler gösterilmektedir.

Üst kısım durgun bölgedir. İyon değişimi orta bölgede gerçekleşir ve rejenere kısmı ise en alt bölgede olur. İyon değişimi mekanizması olarak dikey sütun en çok kullanılan yöntemdir. Bazı sistemler iki veya daha fazla sütun içerebilir. Su yumuşatmada tek sütunlu sistem yaygın olarak kullanılmaktadır. Sert su aşağı doğru akarken, sertliği veren iyonlar ( magnezyum ve kalsiyum gibi) sodyum ile yer değiştirir.

17 | S a y f a

Su yumuşatmanın şematik gösterimi ise aşağıdaki gibidir.

Polikarboksilatlar

Poliakrilat tipi homopolimerler,polielektrolitler ve organik polimerlerin en yüksek iyonik özelliğe sahip olan polimerleri içerir.Bu polimerler kullanışlı fiziksel özellikleri ile sulu çözeltiler veren suda çözülür.Genellikle sulu ortamda serbest radikal polimerizasyonu ile yapılır.Çok yüksek molekül ağırlığı çok viskoz çözeltiler veren polimerler ile olur. Poliakrilik (XXX),polimetakrilik(XXXI) ve poliitakonik(XXXII) asitler olmak üzere üç ana tip asit vardır.

Versicollar ve Texigeller akrilik veya metakrilik asitlerin homopolimerleridir yada akrilamid ile birlikte onların kopolimerleridir.Bunlar stabilizatör, koruyucu kolloidler,koyulaştırıcı sulu dağılım,bağlayıcı ve Flokülantlar olarak kullanılırlar.

18 | S a y f a

Poliakrilik asitin önemli bir uygulama alanı da dişçilikte bağlayıcı olarak kullanılmasıdır.Bu ise çinko oksitin polimerle birlikte sulu çözeltilerde karıştırılmasıyla olur. Bu reaksiyon bir varyasyon olarak,çinko oksitin Al+3 ve Ca+2 iyonlarını serbest bırakan diş renginde cam tozu ile yer değiştirmesiyle olur.

Tamamlayıcı Polielektrolitler

Polielektrolitler,polimer karakterli bağlı iyonları içerir.Bu bazı iyonların bakteri gelişimini engelleyen ve bakterileri öldüren özellikleri incelenmiştir.

çözünmez hale gelen polietileniminin toluen diizosiyanat veya phthaloyl diklorür ile iyileştirilmesi

Polietilenimin(PEI),piyasada bulunabilen bir tamamlayıcı polielektrolittir:polimin(BASF) gibi.Bu ise etileniminin ring-opening polimerizasyonu ile oluşturulur(reaksiyon 28).

Reaksiyon 28

19 | S a y f a

PEI tipik polielektrolit özelliklere sahiptir;yüksek viskozlu hidroskopik sıvı özelliği,tamamen su ile karıştırılabilme özelliği gibi.PEI ana kullanım alanı;yumuşaklaştırıcı kimyasal,koruyucu kolloid,özellikle kağıtlarda ve tekstil sanayisinde kullanılır çünkü selüloz lifleri bağlama özelliği vardır.

Sentetik Polimer Membranlar

Seçici kütle nakline izin veren ince bir bariyer olarak tanımlanabilir.Bu perde yardımıyla yayılma ve ayırma özelliği onun morfolojisine dayanmaktadır.Bu şekilde yoğun perdeye kütle nakli,perde kalınlığı ile ters orantılıdır.Bunun için anizotropik perdeler yoğun kütle transferine ve mükemmel ayırmaya uygundur.

Membran Hazırlanması

1) Islak Ekstrüzyon İşlemi

Mikro-filtrelemede kullanılan membranlar, ters ozmoz, diyaliz ve gaz ayrışımı, genelde ıslak ekstrüzyon işlemi ile hazırlanır çünkü hemen her membran mordolojisinin üretiminde kullanılabilir. Bu işlemde, polimerlerin homojen solüsyonları çözücü ve çözücü olmayan karışımlarda yapılırken, faz evrilmesi çözücü buharlaşma, çözücü olmayan maddelerin aşırı derecede ortaya çıkması ve termal jelleşme gibi birkaç işlemden geçer. Çoğu formulasyonda, yüzde 15-40 yoğunluklu polimer solüsyonları dökülür yada karıştırılır ve çözücü olmayan bir madde (genelde su) içeren bir havuzda sonradan pıhtılaştırılır.

Solüsyondaki polimer konsantrasyon, yarı akışkanlığa bağlı olarak uyarlanır. Daha yüksek solüsyonlu yarı akışkanlıklara, düz levha imalatına mukayesen, içi boş fiber membranların üretiminde ihtiyaç duyulur çünkü fiberin fabrikasyonu kalıp yüzey olmadan da yapılabilir. Membranın morfolojisi, kalıp tabakasındaki nüfüz eden pıhtılaştırıcı madde (çözücü olmayan madde)nin konsantrasyonundaki değişim derecesinden ciddi anlamda etkilenir. Konsantrasyon profil düz ise, pıhtılaşma bütün tabakadaki pıhtılaşma ile neredeyse aynı zamanda gerçekleşir ve bu eş yönlü gözenekli bir membran oluşturur. Bu, örneğin kalıp tabakayı pıhtılaştırıcı buhar fazına maruz bırakarak yada düşük buhar basınçlı çözücü maddeler kullanılarak, membran yoğunlaştırılabilir. Bunun aksine, nüfuz eden pıhtılaştırıcı maddenin konsantrasyon değişim derecesi, membranlar çözücü olmayan madde havuzunda pıhtılaştığı gibi yüksekse, membran çözücü olmayan bir maddenin bulunduğu havuzda pıhtılaştığı gibi, ultra-filtreleme, ters ozmoz ve gaz ayrışımı için kullanılabilecek eş yönsüz gözenekli membranlar oluşur.

Eter oksijen bağlantıları, esnek polimer zincirlerini ve H2O ve H2S gibi kutup molekülleri ve dört kutuplu moleküller olan CO2 gibi spesifik etkileşimlere yol açtığı için, etilen oksit birimleri içeren polimerler çok önemlidir. Bu nedenle, lastiksi membran maddeler, CO2 ve H2S gibi asitli gazları, çok kollu ve çapraz bağlı PEO hidrojel (aşağıya bakınız) kullanarak, doğal gazdan (genellikle CH4) ayırmak için yapılmıştır. Genellikle yüksek yayılma gücü ve seçiciliği kullanarak yüksek geçirgenlik ve seçiciliğine ulaşan bildiğimiz kalburdan geçirme membran maddelerinin zıttına, bu kutuplu, lastiksi membran maddeler, yüksek gaz yayılma gücü ve CO2/CH4 çözünebilirlik ve seçiciliğinden dolayı, yüksek CO2 geçirgenliği ve CO2/CH4 karışık gaz seçiciliği gösterirler.

2) İçi boş Fiber Membranlar

Gaz ve likid ayrışmalarında kullanılan tamamıyla yüzeyi soyulmuş asimetrik membranlar gözenekli alt yapı ile desteklenen ince zar tabakadan oluşur. Zar katmanı, membranın geçirgenliği ve seçiciliğini belirlerken gözenekli alt yapısı zar için birincil bir fiziksel destek olarak işlev görür. Her iki tabaka da aynı maddeden oluşturulmuş ve tamamen birbirine bağlıdır. Zar tabakasının genelde birkaç yüz ve hatta binlerden başlayıp santimin yüzmilyonda birine kadar kalınlığı vardır. Şu anda, gaz ve likid ayrışımı için kullanılan içi boş fiber membranlar çoğunlukla faz evrilme tekniği ile amorf polimerlerden elde edilir. Bu teknikte, polimer, uygun bir çözücü yada çöüzü olmayan madde karışımları içerisinde çözülür, pıhtılaşma havuzuna sokulur ve bu havuzda, sıkıştırılıp

20 | S a y f a

çıkarılan madde ve pıhtılaştırıcı arasında çözücü maddedeki değişim meydana gelir; sonucç olarak da asimetrik membran yapısı ortaya çıkmış olur.

İçi Boş Fiber Membran Prosesinin Şematik Gösterimi

İçi boş fiber eğirmedeki kontrol faktörleri sadece komplike değil aynı zamanda düz membranlardakinden çok farklıdır. Örneğin, iki pıhtılaşma içi boş fiber eğirmede gerçekleşmekteyken (dahili ve harici yüzeylerde olmak üzere), asimetrik düz levha membranında sadece bir büyük pıhtılaşma yüzeyi bulunmakta. Ayrıca, genellikle asimetrik düz bir membranı pıhtılaştırıcı bir maddeye tamamen batırmadan önce bir bekleme evresi varken, sıvılar delik sıvısı olarak kullanılırsa, içi boş fiberin dahili pıhtılaşma süreci, memecikten fiber çıktıktan hemen sonra başlar ve sonra fiber harici pıhtılaşmaya girer. Buna ek olarak, içi boş fiberlerin fabrikasyonuna uygun eğirme macununun genelde düz membranlardan çok daha yüksek yarı akışkanlığı ve elastik olma özelliği vardır.

21 | S a y f a

Membran Modülleri

Ağırlıklı olarak dört tip membran modülü kullanılır: plaka ve çerçeve, spiral sarmal, kabuk içinde tüp ve içi boş fiber. Plaka ve çerçeve modülü, akış kanalları olarak işlev gören ara halkalar arasında konumlu bir dizi membrandan (10-500 mm. Kalınlığında) oluşur. (Membranlar genelde akış direnci bulunmayan dözenekli destekler üzerinde lamine edilir.) Besleme, bir kanal seti üzerinden akar ve nüfuz, taşıyıcı sıvı olsun olmasın, başka kanallardan hareket eder. Plaka ve çerçeve modülleri ultra-filtrelemelerde ve hemodiyaliz ve elektrodiyaliz içeren diyaliz uygulamalarında işlevseldir

Plaka ve Çerçeve Modülünün Şematik Gösterimi

Spiral-sarmal sisteminde, uç noktalarında birbirine yapıştırılmış ve ara halkalarla ayrılmış (beslemeye ve nüfuza akış kanalları tedarik eden) membranlar, merkezi bir gözenek etrafında birkaç kez tabaka halinde yayılır ve kendini sarmallar ve böylece çok-katmanlı ve silindirik modülü oluşturur. Besleme karışım, kanallara eksenel olarak akar ve nüfuz ise merkezi bir gözenekli tüpün içine sonradan sistemin dışına doğru akar. Spiral-sarmal modülün, plaka ve çerçeve modülüne nazaran en az iki kat daha fazla sarma yoğunluğu vardır. Bazı spira-sarmal modüller, kartuş sistemini oluşturan bir dizi olarak da şekil alabilir.

Kabuk içerisinde tüp modülleri genellikle, uygulamaya göre değişen, içte yada dışta yapışık membranı olan gözenekli tüplerden oluşur ve özellikle askıya alınmış katı maddeler ve kolloidler içeren sıvılarla başa çıkabilecek tarzdadır.

İçi boş fiber modüllerin en önemli uygulamaları hemodiyaliz, ters ozmoz ve gaz ayrışım birimlerindedir. Yüzbinlerce fiber içeren ve 50 cm.’ye kadar çıkan çaplardaki modüller gaz ayrıştırımında kullanılır.

22 | S a y f a

Uygulamalar

Hemodiyalizde, üre, kreatinin ve diğer toksik maddeler gibi düşük moleküler metabolik atıklar, fizyolojik solüsyonlara karşı diyaliz edilen, kanda çözünebilen maddelerin konsantrasyon değişim derecesinin neden olduğu bir difüzyonlu aktarımla, üre hastalarının kanından alınmaktadır. Hayranlık uyandıran bir işlem hemo-filtrelemedir, ki bu işlemde, 20,000 mol wt’ye kadar çıkan çözünür maddeler, ultra-filtreleme membranları aracılığıyla çıkartılır ve bu aktarıma, membranın etrafındaki hafif hidrolik basıncın ürettiği ısı ileten trans-membran akımı neden olmaktadır. Düşük yoğunlukta, düz levha formunda ve içi boş fiber membranları formunda olan polietilen ve polipropilenler, plazmaferez ve kalp-akciğer makinesinde ve yapay akciğer makinesi olarak kullanılırlar. Plazmaferezde diğer yaygın olarak kullanılan maddeler selüloz-asetat, polikarbonat ve polisülfondur.

HİDROJELLER VE AKILLI POLİMERLER

Hidrojeller üç boyutlu hidrofilik polimer ağları şeklinde olup bunlar suyu absorbe ederler ancak suda çözünmezler. hacmin seviyesi, su emme değişimiyle jelin iyonizasyon derecesine göre değişir ve bu değişim bir süper emici için 500 kat büyük olabilir. hacim değişiminin jel üzerindeki herahangi bir faz dönüşümünden kaynaklandığı anlaşılmıştır. pozitif ozmotik basınc karşı iyonlardan, negatif basınç polimer-polimer yakınlıktan, lastik elastikiyet ise polimer ağından kaynaklanır.bu güçlerin dengesi ısı veya çözücü özelliklerinde meydana gelen değişikliklere göre farklılık gösterebilir.

Kısmen hidrolize ve hafif çapraz bağlı poliakrilamid tipik bir süperemici hidrojeldir.poliakrilamid jeller serbest radikal polimerizasyon ile hazırlanır.tipik bir prosedür, akrilamid, metilen-bisakrilamid ve tetrametil etilen diamin 0 derece çözülür ve amonyum persülfat eklenerek polimerizasyon başlatılır.polimerizasyon genellikle mikropipetler yardımıyla yapılır, aynı zamanda alternatif sentezleme yöntemi olarak cam plakalar arasında da yapılabilir. jelleşme sonrasında, makroskobik bir üründen kapiller veya dilimlenmiş silindirik numuneler kalan monomerlerin ayrılması için su ile diyaliz edilir ve sonra amid gruplarının bir parçasının karboksilik asit gruplarına çevrilmesi için kısmen hidroze edilir.

Kurak ve çöl ortamlarının yenilenmesi için, süper emici hidrojellerin su yönetim malzemeleri yerine kullanılabilme olasılığı büyük ilgi çekti. bu malzemeler sulama suyu tüketimini azaltabilir, toprakta gübre tutma, alt bitki ölüm oranını iyileştirme ve bitki büyüme hızında artış sağlayabilir.ancak, bu alanda süper emici uygulaması sınırlı kalmıştır, çünkü çok polimerik süper emiciler saf olarak bu ortama dayanabilirler ve bu sebeple bunlar çok pahalıdırlar, toprak ve tuzlu su için de uygun değildirler. üretim maliyetlerini azaltmak tuz direncini arttırmak amacıyla, süper emici kompozitler hidrojeller içine mineral tozları koyularak yapılmıştır.

Gübreler tarim ve bahçecilikte su kadar önemlidir. ancak yaklaşık %40-%70 oranında gübre çevede kaybolur. doğrudan toprakla karıştırldığında bitkiler ve ağaçlar tarafından absorbe edilemezler. büyük kaynak kayıpları ve ciddi çevre kirliliğine sebep olurlar.süper emici polimer ağına gübre katılması hem su hem de gübre kullanımı verimini arttırmanın etkili bir yolu olabilir. polimere dayanan çok fonksiyonlu süper emici kompozitler sodyum humat birleşimiyle elde edilmiştir, kök gelişimini hızlandırmak, toprak küme yapılarını geliştirmek ve besin öğelerinin emilimini arttırmak gibi bitki büyümelerini düzenleyen birer fonksiyon olarak düzenleyebiliriz. tipik bir prosedürde 3,6g AAm 4,3g AA 8,8mgN,N'methylenebisacrylamide. metilenbisakrilamid amonyum persülfat olarak polimerize edilir bunu başlaması için 3saat 50'Cde beklenir dağınık şekilde randomize olunur ve solüsyonla karıştırılır. ürün su ve etanol ile yıkanır sonra 70 derecelik fırında bekletilir. SH içeren süper emici kompozit malzeme SH içeriğine bağlı olarak 10-40 gün gübre içinde serbest bırakılır(agr%5 ten ağr%30). ilk dönemde suya serbest bırakma oranları yüksektir SH yüzeyinde veya serbestçe bağlanmış su kompozit ağlarla daha kolay çözülür. SH bağ ile polimerik ağın hidrojen granüllerinin difüze olması ve suda çözünmesi için zamana ihtiyaçları vardır. şekilde süper emici kompozitlerin kuru haldeki şişmiş durumdaki ve SH yanımlanmasıdan sonraki şematik gösterimleri verilmiştir. süper emici kompozitler ayrıca toprağın su tutma

23 | S a y f a

kapasitesini arttırır. böylece süper emici kompozit olmadan kum toprağa göre %33,45 oranında su muhafaza edilir 20 gün kum toprak içeren %1 lik kompozitle karışık olduğunda %30.

AKILLI POLİMERLER

Uyaranlara duyarlı hidrojellerin hacim değişimleri veya faz geçişlerinin, farklı tepkileri ve farklı çeşitleri vardır.bunlar sıcaklık pH basınç elektrik akımı veya ışıktır. Bunlara akıllı veya zeki polimer isimleri verilir. Çünkü tuhaf özellikleri nedeniyle geniş bir alanda kullanıma sunulabilirler. Akıllı malzemeler in arasında en çok çalışılan iki polimer türü poli (vinil metil eter) veya PNIPAAm ve poli (N izopropil akrilamid) veya PVME dir.

Bu iki malzemede de benzersiz termo küçülme özelliğine sahiptirler. böylece, sulu çözelti belirli bir noktanın ötesinde ısıtılır, ısınmayla polimer küçülür ve bir faz ayrılması oluşur. Bu sıcaklığa genellikle düşük kritik çözelti sıcaklığı denir. PNIPAAm için bu sıcaklık 30 ila 35C derece arasında yer alır. Bu kesin sınırlar arasındaki sıcaklıkta mikro molekülün detaylı mikro yapısı fonksiyoneldir. Zincirleri genişletilmiş olan polimer sulu fazda çözünür ve su molekülleri ile çevrilir. PNIPAAm izopropilakrilamid den çeşitli teknikler ile sentezlenir. En yaygın olarak kullanılan serbest radikal inisiyasyon ve sulu ortamda redoks başlatmadır.

Sıcaklıkla küçülen polimerlerdeki en önemli uygulamalardan biri de polimerik aracı, üç katmandan oluşur. PNIPAAm, PAAm ve bir inert boşluk. Bu jel bir cımbız gibi sulu bir çözelti içindeki bir hedefi almak için kullanılabilir. Sıcaklığı yükseltmek için yukarda LCST ve aşağıdaki bileşiği serbest bırakmak için LCST.

Sıcaklığa duyarlı polimerler birçok biyoteknolojik uygulamalarında kullanılabilir. Bu türdeki kulanımı vitro çalışmaları için polimer yüzey özelliklerinin kontrolünü sağlar. Yapışma ve ayırma sıcaklıklarının değişiklikleri sayesinde hücrenin uyarılması sağlanır.

İlginç bir biyokimyasal uygulama olarak PNIPAAm reseptör yeri yakınlarında eklendiğinde protein streptavadin ili sabir ligant biotin bağlanır. Aşağıda LCST(w328C) PNIPAAm, polimer çözünebilir bir rasgele yumak ve protein için ligand bağlayıcı sağlar. Ancak, LCST yukarıda, polimer molekül reseptör sitenin üzerine çöktü. önlenmesiligand protein bağlayıcı ile olur. Bu reaksiyonlar sıcaklıktaki ufak değişikliklerle kontrol edilebilir. Protein ligand etkileşiminin kullanımından bu yaba birçok kullanım alanı doğmuştur. Bunların başlıcaları biyoteknoloji ve tıptır.

Son yıllarda, sıcaklık-duyarlı PNIPAAm ve onun kopolimer hidrojellerin birçok türdediğer akrilik monomerler sentezlenmiştir. Hidrojeller için kullanılmasının yanı sıra. NIPAAm monomeri polimer üzerine elektron demetiyle aşılı olabilir. Sebebi ışınlama veya uv ışınlarıyla polimer yüzeylerine özel bir değişiklik sağlamaktır. Böylece NIPAAm üzerine aşılı olan LDPE, gibi gözenekli polimer filmler LDPE PP, ya da poliamid film sırayla yeni filmler hazırlamak için sıvı karışımları veya zarların ayrımı yapılır.

LCSTs, poli bir dizi için bildirilmiştir. Çözünürlüğün olmamasını alkil yan grubu artar boyutu olarak sağlar. NIPAAm da tüm kompozisyon aralıklarında diğer N-alkil acrylamides ile polymerize oldu . Tipik olarak, aşağı ya da yukarı LCST sürekli değişiklikler komonomer sırasıyla daha küçük veya daha büyük N-alkil grubuna göre olduğunda N-izopropil görülür. Böylece PNIPAAm gibi polimerlerin LCST bileşimi <0> to 100C için değişen olabilir.

Bu özellik özel kullanımlarda mükemmel esneklik sağlar. Biyolojik sıcaklıklarda ve oda sıcaklığında çözünürlüğü devre dışı bırakabilirsiniz. Bunun yanında.Aynı LCST çok hidrofobik komonomer az miktarda veya daha az hidrofobik komonomer yüksek bir kısmı elde edilebilir. Bu sistemdeki fazla modülasyonu sağlar. PNIPAAm jeller jel boyutlarda değişim istismar bir sayısız uygulamalar yapılmıştırbir orta türlerin diferansiyel difüzyon yitiriyorlar. Böylece seçim mümkün olmuştur[154.155] ve termal-anahtarlama kontrol ile yarar sağlar. Bir kaçişlem aşağıda açıklanmıştır.

24 | S a y f a

Minnesota Üniversitesi'nde Cussler da bir araştırma grubu önemli uygulamalı araştırmalar yapmıştır.

PNIPAAm jeller ile ayırma bkz Şekil 5.74 ve ayırma işleminin bir akış şeması gösterilmektedir. O öncüle dayalı bir jel büyük cosolute A, böyle bir karışımı sulu bir çözelti içine yerleştirilir eğer jel şişer makromoleküllerin ve küçük cosolute B (ya da temiz su) (1 ve 2 kademe), olarak, A olacak jel girerek muaf tutularak serbestçe sterik ve B gözeneklerine ve jel gözeneklerine girerek. şimdi A daha yoğunlaşmıştır.

Geri dönüşüm için, kaldırılan jel, diğer taraftan, A ve jel almadan B yi serbestleştirmek için sıcak bir solüsyon içine yerleştirilebilir.

Ayırma işleminin verimliliği aşağıdaki gibidir

Verimlilik= DCRVR / Vo

DCR beslemeye göre raffinate konsantrasyonu ölçülen artış, VR raffinatenin hacmi ve VS ilk çözelti hacmidir.

Böylece, hacim yarıya düştüğünde konsantrasyon iki katına çıkarsa, verimlilik %100 olur. Buna karşın özgün ve son konsantrasyon aynı kalırsa verim %0 olur. Bu ayrıştırma sistemi adını seçici bir çözücü çıkarma işleminden almaktadır. Bu işlem ultrafiltrasyon tekniklere alternatif olarak hizmet vermektedir. Beklenildiği gibi, PPIPAAm jeller yüksek çapraz bağlantı yoğunluğu ile ayrılma etkinliğindeki verimi arttırmıştır. Ancak, çapraz baplantılar rasgele dağıtılmış gibi moleküler ağırlığında ani bir değişiklik olmaz. Bununla birlikte, PNIPAAm jelin ticari bir potansiyeli vardır. sebebi ise kendi ağırlığının 30 katı kadar su emebilmesidir. Bu tür sistemler [155] tarafından patentlenip ultrafiltrasyon için ucuz bir alternatif haline gelmiştir. Jel ayırma işlemi soya proteininden sudan yakıt yağlardan veya benzinden gelen düşük molekül ağırlikli kirleticilerin kaldırılması için kullanılmaktadır.

PNIPAAm sınıfındaki polimerler de lifli malzemelerin içine çapraz bağlantılı olarak bir artık emici olarak kullanmak için konulabilmektedir. Önce PNIPAAm için, Cussler grup bir pH duyarlı poliakrilamid anyonik jeli yüksek pH lı olanın şişip kendini belirtmesi için; jeli kurtarıp yeniden kullanımı için, şişmiş jel kaldırılır ve çöktüğünde ve b ye basınç yarattığında düşük pH daki suya yerleştirilir. 3nm den büyük çaplı protein ve sentetik polimerler gibi türlerde yüksek ayrılma verimleri bulunmuştur. Ancak sadece nötral tür veya negatif tür ayrılabilir. Katyonik türleri lizozim gibi jel üzerindeki çökelti oluşumuna benzer şekilde birbirinden ayrılamazlar. Bu PAAm anyonik jelin bir kısıtlamasıdır. Japon işçilerin yaptığı PVME jelleri genelde çapraz bağlamanın üzerinden karşılıklı gama ışınlarıylaydı. LCST gösteriyor ki, olay atıksu çamurunun susuzlaştırılmasında kullanılmıştır aynı PNOPAA da anlatışdığı gibi. Su emilimi jel çeşitlililiği oranı özellikleriyle ve katı çamurun konsantrasyonu değişip, beklendiği gibi olurdu. Biyomedikal uygulamarı da dahil olmak üzere hidrojellerin uygulama alanında ilaç dağıtım cihazları da dahil olmak üzere ilgi artmaktadır. PNIPAAm jellerindeki şişme durumlarının değişiklikleri sulu ortam dışında jeller içindeki çözücülerin difüzyonunu etkileyebilir. LCST ve PNIPAAm tip jeller vücut ısısına yakın bir ısıya kopolimerizasyon, değişen alkil zinciri ve katkı malzemelerinin kullanımı ile ayarlanabilir. Böylece istenen ilaç dağıtımına uyarlanıp vitro uygulamaları için uygun hale getirilir. Bazı dağıtım sistemleri,. gibi işlemleri 1 ve 3(Şekil 5.75), Fickian tipi difüzyon bağlıdır. Diğerlerinde, süreç 2 (Şekil 5.75) gibi ilaç sıkmak için jel çöküşü sırasında oluşan basınca güveniyor olabilir.

PNIPAM tabanlı çeviri ağları geliştirilmiştir. İkinci polimerin ağının varlığının LCST üzerinde çok az etkisi vardır. Bu yeteneği sadece şişme derecesini kontrolü sağladı ve bir poli PNIPAAm sistem tarafından gösterildi. Buna karşılık kopolimerizasyon yöndem LCST ve şişme gibi her iki dereceyi de etkiler. Birçok uygulama için faz geçiş noktasına yakın bir yerde hacim değişikliğini maksimize etmek için bir dakikalık pH değişikliği arzu edilir.

Bir umut verici aday da böyle bir sistem için [143] ana zincir üzerindeki birimlerdeki parçalı kutup dönüşümlü polidir. Hazırlık için tipik bir yöntem olarak isocyanated poliamin in metilendipenildisosyanat ilavesidir. Tekrarlanabilir şişme ve küçülme karşısında SPAU daki pH değişimi bir süreksiz 270 kat değişikliği ile

25 | S a y f a

bir faz gösteren bir kritik pH şişme derecesi gösterildi. Çözünen bir model olarak B12 kullanıldı. Sebebi dış ortamda oluşacak bir pH yükselmesine karşı koymaktır.

Hidrojeller Ultraviyole ışığa duyarlıdır, ayrıca görünür ışığa da duyarlı oldukları rapor edilmiştir.

Ultraviyole ışık jel içinde iyonize bir reaksiyon başlatır. Şişmeye neden olan bir Ozmotik iç basınç yaratır. Bu ışığın yokluğunda denge nötr olan POLYMER sisteme kayar ve jel çöker.

Bu süreç fotokimyasal iyonlaşma ve iyonların diğer kombinasyonlarına bağlı şekilde yavaştır.

Ancak bu süreç teknolojik olarak daha hızlı mekanizmalarla tetiklenebilir.

Görünür ışıkta indüklenmiş Polimerik Jel Sistemlerine geçiş mekanizması sadece çok hızlı bir işlem olan polimer kümlerinin ışıkla direk ısıtılmasıya oluşur.

Bu sistemler, ışığa duyarlı yapay kaslar, anahtarlar ve bellek cihazlarında kullanılabilir.

Serbest radikaller koplimerazyonu hazırlamanın tipik yöntemi: (şekil 5.76)

7.8 g -isopropylacrylamide (NIPAAm)

0.72 g trisodium salt of copper chlorophyllin (trisodyum bakırtuzu chlorophlyin)

0.67 g N,N’-methylene bisacrylamide (çapraz bağlayıcı)

Ve

240 mikrolitre tetramethylethylenediamine (TEMED) (hızlandırıcı)

Bu maddeler polimerleşmeyi başlatmak için 0.2g amonyum persülfat eklenmiş 0°C’de 100 ml su içinde çözülür.

Yaklaşık 100 mikrometrelik kılcallar çözeltiye daldırılır. Jelleşmeden sonra silindirik numuneler kılcallardan ayrıştırılır ve reaksiyona girmemiş monomerleri ayırmak için su ile diyaliz edilir. Işık tüm sıcaklık aralıklarında jeli sıkıştırır (şekil 5.76) ama en geniş etkisi 31.58Cde gösterir. 1 mm çapında jeller için yanıt süresi yaklaşık 5 ms olması beklenir.

Kısmen hidrolize (iyonik) akrilamid jeller, bir elektrik alan uyarısı ile faz geçişlerini gerçekleştirebilir. Elektrik güçleri, yüklenmiş bölümde jelin elektrik alan çizgileri boyunca bir gerilim dalgası üretir. Şişen jelin altında ve çöken jelin üstünde kritik bir baskı sözkonusudur. İyonizasyon derecesine ve solvent yoğunluğuna bağlı olarak dönüşümdeki hacim değişimi sürekli veya kesikli şekildedir.

Elektrik alanı tarafından indükselniş jelin kesikli hacim değişimi, anahtar, bellekler ve mekanokimyasallar yapmak için kullanılabilir. Örneğin, bir mikrobilgisayar tarafından kontrol edilen iyonik jeller yapay kaslar yapmak için kullanılabilir. Hatta jelin bölgesel çökme ve şişmeleri ile 2 yada 3 boyutlu görseller oluşturulabilir.

PNIPAAm hidrojellerin açma-kapama valfleri ve yapay kas gibi geniş çaplı uygulamalarında karşılaşılan sorunlardan biri sıcaklık değişimlerine yanıt oranının çok yavaş olmasıdır.

26 | S a y f a

Tanaka-Fillmore teorisine göre, [T=R2 / D], T,R ve D sırasıyla jel büzülme zamanı katsayısı, jel boyutu ve kooperatif difüzyondur, Jelin tepkis süresinin jelin boyutunun karesiyle ters orantılı olduğu bu denklemden görülebilir.

Dolayısıyla micrometre boyutta jel parçacıkları daha hızlı tepki oranı gösterirler.

Ancak birçok uygulamada toplu hidrojellere ihtiyaç vardır. O yüzden hızlı tepki veren makroskopik PNIPAA hidrojeller hazırlamak için birçok yaklaşım vardır. Mesela jel içinde faz-ayrılmış mikroyapılar, tarakbiçiminde PNIPAA hidrojeller hazırlamak, silis mikroparçaçıkların birleştirilmesi ve ardından silisin ayrıştırılması. NIPAAm’in katı halde polimerleşme/çapraz bağlama. NIPAAm’in tuz yada sakakrit içinde polimerleşmesi. Ve PNIPAAm hidrojellernin basit dondurma/kurutma işleminden geçmesi.

Yukarıdaki yöntemlerden bazılarında kuvvetli asit yada jelde organik solvent kullanımı yüzünden bazı limitler vardır. Hızlı tepki veren toplu PNIPAAm hidrojel üretimi için basit ve etkili bir yöntem: Kompozit hidrojel şekline ulaşmak için PNIPAAm nanoparçacıklarını PNIPAAm ağlarıyla birleştirmek.

PNIPAAm nanopartiküller (W500 nm) emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenmiş ve oda sıcaklığında polimerleşmiş, hızlandırıcı olarak amonyum persulfat ve N, N, N’,N’’ tetramethyledediamine(TEMED) kulanan NIPAAm ve N,N’ methylenebi-Sacrylamide sulu çözeltisi içinde dağınık şekildedir.

Polimerizasyon tamamlandığında, üretilen PNIPAAm zincirleri PNIPAAm parçacıkları arasından geçebilir. Sıcaklık LCST üzerinde yükseltilmiş olduğu gibi geleneksel PNIPAAm hidrojellerin ile karşılaştırıldığında, PNIPAAm nanoparçacık-dahil PNIPAAm çok daha hızlı yanıt oranları dolayısıyla hazırlanan sergi hidrojeller.

Bu gelişmiş yanıt özelliklerini hızla hantal PNIPAAm jellerin dışında sıkılmış olması su molekülleri için gözenekler üretmek PNIPAAm nanoparçacıkların süper büzülme bir sonucudur (Bkz. Şekil 5.77) [176].

5.14 Dendritic Polymers

Biraz fazla 30 yıl Flory hakkında kuramsallaştırdığı yoğuşma, polimerler sentezleme, çok fonksiyonlu monomerler, dendritik polimerler (dendron, ağaç Yunanca) sentezi ilk kağıtları bu polimerlerin çok özgün ve farklı özellikleri bir dizi açığa çıktı doğrusal analogları ile karşılaştırıldı. Örneğin, yüksek molekül ağırlıkları de dendritik polimerler lineer polimerlerin aksine küreseldir. Bu polimerler tüm yapının belirli geometrik formlarını açıklar.

Tomali ve Newkome 1985 yılında dendirimenlerle ilgili ilk kağıtları ardından Dendrimerlerin çok sayıda polyamidoamine aromatik polieterler ve polyester, alifatik polieterler ve poliester, polypropyleneimine, polifenilen polysilane kadar litaritüre sunulmuş. Dendrimerlerin kesimleri (dendrons) ile doğrusal blok kopolimerleri ve blok farklı dendrons kopolimerleri tarif edilmiştir. D endirimenlerin yaygın biçimde görüldüğü zaman her ray molekülü bir f-fonksiyonel dallanma tarafından feshedilmesi ile bir yıldız elde edilir. Bir nesil f-1 ışınları oluşturur. tekrar dallanma birimleri ile sonlandırılmış olur.son yıllarda yine ışınlarından kaynaklanan hazırlama çok başarılı, mükemmel monodisperse dendrimerlerin sentezi ve zaman alıcı olsa da acı hantal. Başka bir ciddi sıkıntıları da dolgu alanlarıdır bu da mümkün olmamıştır.

Beşten fazla nesiller hazırlamaktır. Ya daha yüksek bir nesil için reaksiyon olur ya da tamamen durur. Buna rağmen monodispers yapılar çok ilginç özelliklere sahip olmakla beraber mühendislik bilimi için çok fazla karmaşık ve üretimi pahalıdır.du pont deneme istasyonunda çalışan araştırmacılar küresel çok fonksiyonlu başlatıcı ve kontrol ajanı olarak kullanılabıleceği anlaşıldı. Bu materyeli çabuk ve çok miktarda oluşturma ihtiyacı dendirik polimerlerin sentez aşamasını bir basamak daha ileri götürmüştür. Bu polimerler ve polidisperslerin bükülme noktalarının arasında bazı düzlemsel segmentler var fakat onlar çok yüksek bükümlü dendirik

27 | S a y f a

moleküllerdir.kim and webster bu polimerleri çok yüksek bükümlü olarak adlandırmış ve litaritüre öyle geçmiştir.

Tekrar birimi, sadece bir tür AxB monomer türetilen mükemmel dallı Dendrimerlerin iken zincir taşıyan terminal birimleri dışında ayırt edilebilir, (B yüksek dönüşüm at) AxB bir hyperbranched polimer [Şekil 5.78 (a) bakınız] biter olacak Şekil 5.78 (b) de gösterildiği tekrar birimlerinin üç farklı türleri var, bunlar girmemiş tek bir grup olan girmemiş iki A gruplarına sahip dendritik birimleri (tamamen anonim AxB monomer), terminal birimleri ve doğrusal birimleridir. Doğrusal kesimleri genellikle defekti olarak tanımlanır. Çok bükümlü polimerler dendrimerlerin, koruma / deprotection adımlar da ihtiyaç olmadığını aksine bazı doğrusal dahil AxB monomerler, bu polimerlerin sentezi içeren izin beri. En sık sentez yolu böylece AxB monomerlerin bir katalizör varlığında yoğun olduğu bir tek pot prosedür [183] izler. Böyle onestep polycondensations onlar gibi kuşak-bilge inşa dendrimerlerin olarak idealize edilmiş olmasa bile çok dallı polimerler sonuçlanabilir.

Pahalı polimerler dendrimerlerin sonuç için sıkıcı ve tekrarlayan sentetik usul ve onların sınırlandırabilir. hyperbranched polimerlerin özellikleri sadece hükümleri arasında ara olmasına rağmen Öte yandan, yukarıda bahsedilen tek adımlı süreç, onlara malzeme bol miktarda gerektiren uygulamalar dendrimerlerin üstünlük veren, büyük ölçüde hyperbranched polimerlerin üretimi sağlar Dendrimerlerin ve lineer polimerler. Hyperbranched polimerlerin özellikleri kolayca uç grupların doğası değiştirerek özel olduğunu da benzersizdir. kaplama reçineleri ve tougheners epoksi reçine gibi bazı alanlarda, için, hyperbranched polimerlerdir önemli bir rol oynamak için öngörülmüştür. Bu yeni malzemelerin çeşitli diğer uygulamaları öne sürülmüştür. hyperbranched polimerler ortaya çıkan faiz için bir nedeni onların farklı özellikleri geleneksel lineer polimerler karhyperbranched polimer sentezi bir adım değiştirmek kendinden yoğuşmal I vinil polimerizasyonu Frechet ark tanıştığında oluştu. [184], uç grup kontrolü ve yaşayan polimerizasyon özelliklere sahip vinil monomerleri için hyperbranched metodolojileri uzatmıştı. vinil monomerleri dayalı Hyperbranched polimer sentezi birçok araştırma grubu tarafından daha da geliştirildişılaştırılır. Bu yöntemlerin çoğu ile bir doğal sınırlama, ancak ve üretimi, bu nedenle, birçok durumda ekonomik olarak büyük ölçekli üretim için adete render bunun pahalı tasarlanmış fonksiyonel monomerler için ihtiyaçtır. Bu bağlamda, Sherrington ve iş önemli bir gelişme olarak [186.187] yakın zamanda piyasada satılan vinil monomerleri ve zincir transfer ajanların eklenmesi dayalı dallanmış polimerlerin sentezi için yeni bir rota facile göstermiştir.

Çapraz bağlayıcı [fonksiyonlu monomer (MFM)] ve CTA arasında stokiyometrik denge polimer reaksiyon veya jeller ve formlar bir çapraz bağlı ağ içinde çözülür kalır belirleyen en önemli parametredir. Böylece, aslında [188] MFM ve CTA uygun oranlarda katkılı bir lineer polimerler bir usta bir adım toplu çözüm polimerizasyon reaksiyonu kullanılarak sentez edilmiştir.

UYGULAMALAR

Hyperbranched polimerler için önerilen çeşitli uygulamalar arasında yüzey modifikasyonu, katkı maddeleri, epoksi esaslı kompozitler, kaplamalar ve ilaç için tougheners vardır. O, florlu, poli (akrilik asit) filmleri etkisizleştirmek ve blok elektrokimyasal reaksiyonların metal yüzde korozyon önleyici olarak gösterilmiştir. Hyperbranched filmler kendinden kalın ve homojen bir film elde etmek için ardışık aşılama reaksiyonları ile metal yüzeyinde monolayers montaj üzerine sentezlenebilir. mekanik gücü eksikliği hyperbranced polimerler daha termoplast uygulamalarında katkı maddesi olarak uygun olur. Hyperbranched polifenilenler Örneğin, doğrusal termoplastikler işlerken reoloji düzenleyiciler olarak başarıyla işlev göstermişlerdir. Küçük bir miktar polistiren eklenerek sonuçta erimiş maddenin viskozitesi azaltılabilir. karbon-fiber sertleştirme katkı maddesi olarak epoxidized hyperbranched polyester kullanımı takviye edilip epoksi kompozit gösterilmiştir. çeşitli kaplama reçineleri için üs olarak hyperbranched polimerlerin kullanılması literatürde tarif edilmiştir. Örneğin, karşılaştırmalı bir çalışma hyperbranched alifatik polyester dayalı bir alkid ve (daha az dallı) geleneksel yüksek katı alkid arasında eski bir ölçüde daha düşük viskozite ve karşılaştırılabilir molekül ağırlığı geleneksel reçine çok

28 | S a y f a

daha kısa kuruma süresi olduğunu göstermiştir. dendritik polimerlerle ilgili önemli bir uygulama tıpta araştırılmaktadır. Bunun içide gelişmiş ilaç taşıyıcı sistemler bulunmaktadır. Ancak, literatürde bu alanda pek çok uygulama, dendrimerlerin uğraşmak değil hyperbranched polimerler ile yapılmaktadır. Dendrimerlerin boyut etkisi üzerinde yapılan bir çalışmada, insan vücudunda kullanıldığında o büyük Dendrimerlerin iki gün içinde idrar içine atılır olduğu bulunmuştur. Oysaki küçük Dendrimerlerin karaciğer, böbrek ve dalakta hiçbir idrar atılımı ile çoğunlukla birikmemiştir. Hyperbranched polimerler, çoğunlukla polidispers olurlar, bu yüzden vivo uygulamalarda uygun değildir. Dendritik polimerlerin bir özelliği de başka kutba sahip bir kabuk ile tek kutup olan bir iç yapı ile yani hidrofobik iç yapı ve hidrofilik uç grupları birleştirmek olasılıksız. Böylece hidrofobik iç polar olmayan konuk moleküller ev sahipliği yapam karboksilat uç grupları polimer ile suda çözünür hale geldiği[194], tarif edilmiştir. Başka bir örnekte su hidrofobik molekülleri solubilize için kullanılmış olan asit uç gruplarına sahip s aromatik poli (eter keton) hyperbranched, [195]. Böyle bir durumda, kritik misel konsantrasyonu (CMC) ve görülmez yerine polimer konsantrasyonu ile hidrofobik bileşiklerin çözünürlüğü istikrarlı bir artış meydana gelir. Böyle dendritik polimerler Unimoleküler miseller olarak tarif edilmiştir. bir derlemede [196] olarak, konuk-ev sahibi imkanı ilaç dağıtım gibi tıbbi uygulamalar için uygun olduğu düşünülen çeşitli dendritik polimerler için açıklanmıştır. Hyperbranched polimer, çeşitli parametreler üzerinde birlikte en önemli ancak varlık omurga ve son grup yapısı bağlı özellikleri, varyasyon geniş bir olanak sağlar. Cam geçiş sıcaklığı, örneğin, omurga yapısı değişmeden tutarken, sonunda grupların polarite değiştirerek sadece 1008C itilebilir. en hyperbranched polimerler amorf olarak kabul edilmese de, kristal ve sıvı kristal hyperbranched polimerlerin bazı örnekler literatürde tarif edilmiştir. kristalinite olasılığı daha fazla, bu polimerlerin uygulama potansiyelini genişletmiştir. Bazı durumlarda, katkı tokluk olarak uygulamada, hyperbranched polimer termoset matris reçine göreli polarite ama tokluk dramatik bir artış neden hala istinat, kompozit bir reaksiyon bağlı faz ayrılması vermek için ayarlanabilir mekanik iyi genel sisteminin özellikleri (yüksek modüllü gibi). Bu hyperbranched alifatik polyesterler için ortaya konmuştur / amin termoset sistem epoksi ekledi. kompozitler için katkı tokluk olarak kullanılan hyperbranched polimerlerin başarılı bir uygulamasını temsil eder. elektrostatik etkileşimler ve hidrojen bağları gibi tamamlayıcı kovalent olmayan etkileşimler, güvenerek bir supramoleküler yaklaşımdır Self-montaj, modern moleküler bilimde inanılmaz güçlü bir kavramdır. Hangi tarafından küçük, sentetik erişilebilir, nispeten ucuz dendritik sistemleri (dendrons) basitçe yanı sıra reversibilite ve özgüllüğü montaj işleminin bağlıdır roman özellikleri geniş olması çok dallı karmaşık nano montajları, içine monte edilebilir cazip bir seçenek sunuyor dallanma dendritik yapı taşları içinde doğasında gör. Bu çözümde dendritik yapı taşlarından gibi kendinden meclisleri kontrollü salım, nano elektronik, jel faz ve sıvı kristal malzemeler ve biyoteknoloji gibi çeşitli alanlarda potansiyel uygulamalar, var [197] gösterilmiştir. Dendronized polimerler, yani dendritik yan zincirleri ile polimerler, hiyerarşik yapılanmış sentezi gibi çeşitli uygulamaları ile ilgili olarak halen materyaller, kataliz, bu tür iyon kanalı DNA compactization yanı sıra photoelectronics uygulamaları ve taklit olarak biyolojik bilimler uygulamaları konusunda yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.

Sayısız uygulamalar hyperbranched polimerler için önerilen uygulamalar olmasına rağmen, birkaçıyla tam ticari sömürü aşamasına gelmiş durumdayız. Hyperbranched polimerler ancak, makromoleküllerin etki alanındaki genç ve büyüyen bir alandır. bu polimerlerin özel özellikleri ile artık pazar yeri durumuna gelmesi bekleniyor fazla dikkat çekiyor ve hyperbranched polimerlerin ilginç uygulamaları görülüyor. Bu nedenle bu yeni malzemeler için parlak bir gelecek görünüyor.

29 | S a y f a