Farklı Kimyasal Gruplara Sahip Polihedral Oligomerik Silseskuioksanlar ve Karbondioksitin Faz Davranışı

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tez Danışmanı: Çerağ Dilek Hacıhabiboğlu

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Polihedral Oligomerik Silseskuioksanların (POSS) süperkritik karbondioksit (skCO2) ile olan faz davranışları incelenmiştir. Kübik yapılı POSS moleküllerinin çeşitli fonksiyonel grupların bağlandığı sekiz silisyum köşesi vardır. Bu köşelere bağlanan fonksiyonel grupların çeşitliliği ve silisyum atomunun esnekliği sayesinde POSS bileşikleri, farklı polimer kompozitlerine ve katalizörlere katkı sunabilirler. Önceki çalışmalarda tek fonksiyonlu POSS moleküllerinin POSS-CO2 faz davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştı. Bu çalışmada, bir tri-floropropil grubunun okta izobütil POSS'a eklenmesinin CO2 çözünürlüğü üzerindeki etkisini gözlemleyebilmek için iki tür fonksiyonel gruplu bir POSS molekülü olan trifloropropilizobütil (TFIB) POSS seçildi. Dört farklı sıcaklıkta (308-323 K) yapılan bulutlanma noktası ölçümleri TFIB POSS bileşiğinin tek işlevli türevlerinin arasında bir skCO2 çözünürlüğü sergilediğini göstermiştir. Ancak, sıcaklık arttıkça bu fark ortadan kalkmış, TFIB POSS molekülü özellikle okta-tri-floropropil POSS molekülü ile benzer çözünürlük göstermeye başlamıştır. Bulgular, TFIB POSS'un erime noktasının yaklaşık 270 °C'de olduğunu, ayrıca bu maddenin sıcaklık arttıkça nispeten yüksek çözünürlük sergilemeye devam ettiğini göstermiştir. Bu durum, bu maddenin, ısıl hassasiyete sahip malzemelerin ısıl dayanıklılığını arttırmak ve onların çevre dostu süperkritik karbondioksit proseslerinde işlem görebilmesini sağlamak amaçlarına uygun bir katkı maddesi olabileceğini gösterir. Deneysel ölçümlerin yanı sıra, bu çalışma, çözünürlük değerlerinin teorik olarak hesaplanabilmesini de hedeflemiştir. Bu bağlamda, önceki POSS-CO2 çalışmalarında olduğu gibi, altı farklı yarı deneysel eşitlikler kullanılmıştır. Bu çalışmada ek olarak Peng-Robinson (PR) durum hal denklemlerinin modifiye edilmiş hali olan PR+COSMOSAC durum hal denklemi de kullanılmıştır. Bu model, yoğunluk fonksiyonel teorisi üzerinden yapılan moleküler geometri hesaplamaları ve durum hal denklemi üzerinden yapılan termodinamik hesaplamalardan oluşmaktadır. Elde edilen sonuçlara bakıldığında, yarı deneysel modellerin daha başarılı tahminler ürettiği ortaya çıkmıştır. PR+COSMOSAC durum hal denkleminin önemli avantajı deneysel çözünürlük verilerine ve maddelerin kritik nokta özelliklerine ihtiyaç duymadan tahminler yapabilmesidir.