Thermodynamic analysis of poly (n-isopropylacrylamide) network-linear polymer-solvent systems
Poli (n-izopropilakrilamid) ağyapı-lineer polimer ve çözücü sistemlerinin termodinamik analizi
- Tez No: 101333
- Danışmanlar: PROF.DR. OĞUZ OKAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Hidrojeller, Poli(n-izopropilakrilamid), Termodinamik analiz, Şişme davranışı, Hydrogels, Poly(n-isopropylacrylamide), Thermodynamic analysis, Swelling behavior
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
POLİ(N-İZOPROPİLAKRİLAMİD) A?YAPI-LİNEER POLİMER VE ÇÖZÜCÜ SİSTEMLERİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ ÖZET Hidroj ellerin düşük molekül ağırlıklı çözücülerde şişme davranışlarının incelenmesi konusunda yoğun araştırmalar yapılmasına karşın, polimer çözeltileri içindeki şişme davranışları konusunda çok az çalışma yayınlanmıştır. Bu çalışma kapsamında, PNİPAj ellerinin polimer çözeltileri içindeki davranışlarının anlaşılması için PNtPA ağyapı, lineer polimer ve çözücüden oluşan tersiyer sistemlerin detaylı bir termodinamik analizi yapılmıştır. Flory-Huggins (FH) teorisi kullanılarak, PNİPA ağyapı- lineer polimer- çözücü komponentlerinden oluşan iki fazlı sistemdeki serbest enerji ve ayrıca kimyasal potansiyel değişimlerini veren denklemler türetilmiştir. Sistemde şişmenin dengeye ulaştığı an için, kimyasal potansiyel denklemleri çözülmüştür. Polimer çözeltisindeki bir j elin şişme dengesine ulaşması, jel içindeki çözücü ve lineer polimer aktivitesinin dış çözeltilerdekiler ile denge halinde olmasına bağlıdır. Sistem şişme dengesine ulaştığında, herbir bileşenin polimer ağyapı (jel) içinde ve dışındaki çözeltide kimyasal potansiyelleri eşittir. Bu denge anı için kimyasal potansiyel denklemleri çözülerek, PNİPA j ellerinin polimer çözeltileri içindeki davranışlarını belirleyen parametreler hesaplanmıştır; 1) PNİPA j elindeki hacim değişmeleri (l/v2 ). 2) Lineer polimer moleküllerinin jelin içindeki ve dışındaki çözeltide dağılım katsayısı (v3 /</>). Bu değerlerin hesaplanması için gerekli PNİPA-çözücü, PNİPA-lineer polimer ve çözücü-lineer polimer etkileşim parametreleri, literatürde verilen deneysel çalışmalardaki değerlere çok yakın seçilmiştir. PNİPA j elinin lineer polimer çözeltileri içindeki faz geçişlerine ait teorik sonuçlar, tersiyer sistem üzerine sıcaklığın, lineer polimerin molekül ağırlığının, sistemin bileşenleri arasındaki etkileşimlerin ve ayrıca polimer ağyapı içindeki iyonik grupların oluşturduğu etkiler incelenerek elde edilmiştir. Teorik hesaplar sonucunda, dış uyarımlar karşısında (örneğin; dış çözeltideki lineer polimer konsantrasyonu) PNİPA jelinin şişmiş halden büzülmüş hale ve daha sonra tekrar şişmiş hale geçerek reentrant faz geçişi gösterdiği tespit edildi ve bu geçişin gözlenmesi için gerekli koşullar tersiyer sistemin bileşenleri arasındaki etkileşim parametrelerine bağlı olarak belirlendi; Zn = 0 ve %2İ ~ 0 olduğunda tersiyer sistemdeki lineer polimer molekülleri hem çözücü ve hem de PNİPA jeli tarafından çekilir ve sistemdeki birbiriyle yanşan bu kuvvetler, jelin reentrant faz geçişi göstermesine neden olur. Lineer polimer moleküllerinin çözücü tarafından çekilmeleri daha baskın olduğunda jel fazından çözelti fazına doğru akarlarken, PNİPA tarafından uygulanan çekimin daha baskın olması sonucunda da tekrar jel fazına girerler. xııLineer polimer ve çözücü arasındaki etkileşim parametresindeki değişimlere bağlı olarak PNİPA jelinin şişme davranışına sıcakılığın etkisi incelendi ve lineer polimer kendisi için ne kadar kötü bir çözücü içinde ise yani; %u parametresi arttıkça reentrant faz geçişinin gözlendiği sıcaklığında arttığı belirlendi. Ayrıca lineer polimer ve PNÎPA ağyapı arasındaki etkileşimin şişmeye etkisini belirlemek için yapılan hesaplar sonucunda, lineer polimer molekülleriyle PNİPA ağyapı arasındaki etkileşimi iyileştirmekle de j elin ani faz geçişi gösterdiği tespit edildi. X111
Özet (Çeviri)
THERMODYNAMIC ANALYSIS OF POLY(N-ISOPROPYLACRYLAMIDE) NETWORK-LINEAR POLYMER-SOLVENT SYSTEMS SUMMARY Many studies have been reported in the literature on the swelling behavior of hydrogels in low molecular weight solvents. However, only a few were concerned with the swelling behavior of hydrogels in aqueous solution of linear polymers. In the present work, a detailed thermodynamic analysis of the (quasi)ternary system consisting of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) network, linear polymer, and solvent (water) was carried out. The classical Flory-Huggins (FH) theory was used to derive the equations for the free energy of the system as well as the chemical potential of the components. The chemical potential equations were solved for the equilibrium swelling state of the system. The state of equilibrium swelling of a network immersed in a polymer solution was obtained when the solvent and the polymer inside the network are in thermodynamic equilibrium with those outside. This equilibrium state was described by the equality of the chemical potential of these components in both phases. The system of equations describing the thermodynamic equilibrium condition of the system was solved to calculate the following parameters; 1) Volume of PNIPA gel in linear polymer solutions (l/v2 ). 2) Partition parameter of the linear polymer between the inside and outside of the gel phase (v3/<p). For these calculations, the required values of the interaction parameters were taken to be very close to the typical experimental parameters reported in the literature. General results were obtained illustrating the effects of the temperature of the system, the extent of the interactions between the components on the volume of PNIPA gel as well as on the linear polymer distribution coefficient. The calculation results indicated that PNIPA gels exhibit reentrant phase transition in linear polymer solutions. In such a transition, the gel first collapses then reswells if a particular external parameter such as the linear polymer concentration is continuously varied. The necessary condition for the reentrant behavior of PNIPA gels was predicted in terms of the interaction parameters between the PNIPA network, linear polymer and solvent as %u = 0, Xn = 0. It was shown that the linear polymer molecules attracted both by solvent and by PNIPA gel that are responsible for the observed reentrant phase transition behavior. The linear polymer first flows from the gel to the solution phase due to the attractive interactions between the segments of the linear polymer and solvent but then reenter the gel phase at higherpolymer concentration due to the attractive interactions between the linear polymer and PNIPA gel. The effect of temperature on the swelling behavior of PNIPA gels for different values of the linear polymer-solvent interaction parameter (^13) was also investigated. It was found that, as the quality of the solvent for the linear polymer becomes worse, reentrant phase transition in PNIPA gels can be induced by increasing the temperature. Calculations were also carried out to determine the effect of the extent of the linear polymer-PNCPA interactions represented by x-a- ft was observed that increasing the compatibility between the segments of the linear polymer and PNIPA promotes the occurrence of reentrant phase transition in PNIPA gels. XI
Benzer Tezler
- Poli (2,5-dihidro, 2,5-dimetoksifuran) katkılanmış poliakrilamid hidrojellerin adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of adsorption properties of poly (2,5-dihydro, 2,5-dimethoxyfuran) doped polyacrylamide hydrogels
METİN ÖZÇAM
- Organik-inorganik hibrit hidrojellerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Organic-inorganic hybrid hydrogels preparation and characterization
ÖZEN DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
DOÇ. DR. SUZAN ABDURRAHMANOĞLU
- Preparation of polymer coated magnetic nanoparticles for pH and temperature responsive drug delivery
Polimer kaplı manyetik nanoparçacıkların pH ve sıcaklığa duyarlı ilaç salımında kullanımı
CANAN ÇİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. FATMA NEŞE KÖK
- Poli (2-fenil-1,3-dioksalan-4-il-metil metakrilat-co-stiren) polimerinin fiziksel ve termodinamik özelliklerinin incelenmesi
Analysis of physical and thermodynamic properties of poly(2-phenyl-1,3-dioxolane-4-yl-methyl methacrylate-co-styrene) polymer with inverse gas chromatogrophy
ÖZLEM SELÇUK ZORER
- Poli(etilen glikol dimetakrilat-n-vinil imidazol) [poli(egdma-vım)] kürelerinin sentezi, karakterizasyonu ve sulu çözeltilerden brıllıant yellow ve basıc yellow 28 adsorpsiyonu için kullanılması
Synthesis and characterization of poly(ethylene glycoldimethacrylate-n-vinyl imidazole) [poly(egdma-vim)]beads and used for brilliant yellow and basic yellow 28adsorption from aqueous solutions
BURAK HENDER