Floresans teknik kullanılarak farklı polimer sistemlerde ağ yapı oluşum sürecinin incelenmesi
Studying on network formation in various polymeric systems by using fluorescence technique
- Tez No: 152282
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
FLORESANS TEKNİK KULLANILARAK FARKLI POLİMER SİSTEMLERİNDE AĞ YAPI OLUŞUM SÜRECİNİN ÇALIŞILMASI ÖZET Çapraz bağlı polimerler yani jeller herhangi bir çözücü içerisinde çözücüyü absorblayıp, çözülmeden belli bir dereceye kadar şişebilen üç boyutlu ağ yapıları olarak tanımlanırlar. Çapraz bağlı ağ yapılan en genel olarak üç boyutlu ağ yapılarını meydana getiren çapraz bağlarının türlerine göre fiziksel veya kimyasal jeller olarak sınıflandırılabilirler. Hidrojen bağı veya zayıf etkileşimler ile meydana gelen fiziksel jeller sıcaklık, pH veya elektrik alan değişimleri ile tersinirken, ağ yapılan kovalent bağlardan meydana gelen kimyasal jeller çevresel etkiler altında kararlı bir yapı sergilerler. Diğer yandan polimerin konfigürasyon büyüklükleri, yapısal polimer ve farklı çözücü türleri ağ yapılann sınıflandınlmasında önemli bir rol oynarlar. Ağ yapılann oldukça geniş teknolojik uygulamalan mevcuttur. Çocuk bezleri ve sağlıklı peçeteler süper su emiciler olarak kullanılmaktadır. Balık ve etlerin uzun süre taze kalmasını sağlamak için koruyucu jeller geliştirilmiştir. Jeller elektroforesis ve jel permeation kromatografi yönteminde moleküllerin boyutlanna göre aynşması sırasında moleküler ayncı olarak kullanılan materyellerdir. Sıcaklık ve/veya pH'a duyarlı jeller insan vücudunda ilaç salan sistemler olarak kullanılmaktadır. Burada, jel etrafındaki pH ve/veya sıcaklık değişimine karşılık olarak vücutta belli bir noktada bulunan jel kademeli olarak ilaç salmaya başlar. Ağ yapı oluşumunu açıklamak üzere son yarım yüzyılda çeşitli teoriler geliştirilmiştir. Çapraz bağlı polimer yapılan ile ilgili olarak tam olarak çözülebilen ilk teori Flory ve Stockmayer tarafından Bethe latisi olarak adlandınlan ve kapalı döngülerin ihmal edildiği özel bir latis üzerinde verilmiştir. Flory-Stockmayer teorisi veya klasik teori olarakta bilinen bu teori, küçük dallı moleküllerin nasıl etkileşerek çok büyük makromolekülleri oluşturduğu fikrini açıklar. Flory-Stockmayer tarafından tanımlanan klasik teoriye bir alternatif üç boyutta ağ yapı oluşumuna dayanan sızma teorisidir. Sızma teorisinde monomerlerin periodik bir latisin köşelerini işgal ettiği düşünülür ve herhangi bir anda bu köşeleri birbirine bağlayan uçlar yani kimyasal bağlar p olasılığı ile verilir. Jel noktası sonsuz kümenin oluşmaya başladığı termodinamik limitte sızma eşiği pc ile tanımlanır. Sızma eşiği civannda birçok sızma özelliği ağ yapısı ve mikroscopik detaylardan bağımsız olarak ölçekleme yasasına uyarlar. Böylece, eşik değer civannda jel kesri, G(p) ve ortalama küme büyüklüğü, S(p) için ölçekleme yasalan elde edilir. xııG(p).*{p-pey, p>pc S(p)*{pc-P)~r > Pc'nin değeri değişmesine rağmen, sonlu erişim etkileşimleri bile bu evrenselliği değiştirmemiştir. Bu üslerin teorik değerleri klasik teori (fi=y=l) ve sızma teorisine (fi=0.42 ve ^=1.8) göre farklılık göstermektedir. Teorik incelenmelerine ek olarak çapraz bağlı ağ yapı oluşumlarının çalışılması üzerine aralarında diferansiyel ölçekleme kalorimetresi (DSC), elektron spin rezonans (ESR) ve dinamik ışık saçılmasının bulunduğu birçok deneysel teknik kullanılmaktadır. Ancak şimdiye kadar deneysel zorluklardan ötürü, fi ve y kritik üstellerini hassas ve doğru olarak birlikte ölçmeye yönelik deneysel çalışma mevcut değildir. Ağ yapı oluşumlarının izlenmesinde kullanılan deneyler yöntemler yapısal değişmlere son derece hassas olmalı ve sistemi mekaniksel olarak tedirgememelidir. Floresans teknik jellerin pekçok yapısal özelliğini açıklamak üzere etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Bu teknik yapı içerisine konan aromatik moleküllerin anizotropisinin, uyarma ve emisyon spektrumunun yada yaşam zamanının bulunduğu ortama göre değişimlerini yorumlamaya dayanır. Bu tez çalışmasında serbest radikal zincir kopolimerizasyonu ile elde edilen farklı kopolimer sistemlerinde ağ yapı oluşum süreci zaman ayrımlı ve kararlı durum floresans spektrometresiyle izlenerek ağ yapı oluşum süreci sıcaklık ve çapraz bağlayıcının bir fonksiyonu olarak çalışılmıştır. Faz geçiş noktası civarında ortalama küme büyüklüğü ve jel kesrine ait kritik üsler hesaplanarak polimer sistemlerinde evrensellik olgusu araştırılmışta. Floresans yaşam zaman ölçümleri için zaman ayrımlı floresans spektrometresi kullanılmıştır. Burada İnceleme altında olan örnek bir ışık pulsu ile uyarılmaktadır (0.5 atm. N2 gazı). Her bir ışık pulsu için çok kısa bir zaman aralığında floresans emisyonu ölçülür ve bilgisayara kaydedilir. Bu zaman aralığı her bir pulstan sonra kaydırılır. Eğer uygun bir zaman aralığı seçilirse, floresans şiddetinin bozunum eğrisi zamana karşı elde edilmiş olur. Buna ek olarak, floresans şiddet ölçümleri ise floresans spektrometresi ile ölçülür. Örnek Xenon lambası ile uyarılır ve uyarılan örneğin floresans emisyon şiddeti reaksiyon zamanına karşı takip edilir. Serbest radikal zincir kopolimerizasyonu boyunca farklı kopolimer sistemlerinde ağ yapı oluşum süreci hızlı zaman ayrımlı floresans (FTRF) teknik kullanılarak çalışılmış ve etkin hız sabiti, kr sıcaklık ve çapraz bağlayıcının bir fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Burada kullanılan monomerler metilmetakrilat (MMA), etilmetakrilat (EMA) ve stiren (S)'dir. Çapraz bağlayıcı olarak etilenglikoldimetakrilat (EGDM) ve divinilbenzen (DVB) kullanılmıştır. Ağ yapı oluşum sürecinin izlenmesi için floresans madde olarak piren (Py) seçilmiştir. Ağ yapı oluşum süresince Py molekülüne ait yaşam zaman değerlerinin bulunması için floresans bozunum eğrileri tek üstel fonksiyona fit edilmiştir. Ağ yapı oluşum süresince Py yaşam zamanlan, r ağ yapı oluşumunun başlangıç zamanı, to olarak tanımlanan belli bir reaksiyon zamanından sonra çok düşük olan değerlerinden sönümün olmadığı değerlerine xiiiartış gösterirler. Sıcaklık ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonun artması ile ağ yapı oluşumunun başlangıç zamanı azalır ki buradan sıcaklık ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonunun artması ile ağ yapı oluşumunun daha erken sürelerde meydana geldiği söylenebilir. Farklı kopolimer sistemlerinde ağ yapı oluşum süresince Stern- Volmer kinetik modeli ile elde edilen monomer dönüşümleri hesaplanmıştır. Bulk serbest radikal zincir kopolimerizasyonu düşük dönüşüm bölgesi, jel etkisi bölgesi ve camsı bölge olmak üzere üç bölgeye ayrılmıştır. Aromatik moleküllerin küçük yaşam zamanına sahip olduğu reaksiyonun başlangıç bölgesi (t
Özet (Çeviri)
STUDYING ON THE NETWORK FORMATION IN VARIOUS POLYMERIC SYSTEMS BY USING FLUORESCENCE TECHNIQUE SUMMARY Crosslinked polymers namely gels are defined as a three-dimensional(3-d) networks, absorb solvents and swell to a limited degree without dissolution. It is possible to classify crosslinked networks based on the type of crosslinking that creates their 3-d networks as physical and chemical gels. Physical gels, formed via columbic force or hydrogen bonding, reversible by changing temperature, pH, electric or magnetic field, however the chemical gels, formed by covalent bonds, exhibit stable structure. On the other hand the configuration size of the polymers, structural polymers and types of solvent play important roles to classify networks. Polymer networks have wide technological applications. Disposable diapears and sanitary napkins are used as super water absorbants. Gel sheets have been developed to keep fish and meat fresh. Gels are indispensable materials as a molecular sieve for molecular separation; such as gel permeation chromatography and electrophosphoresis. Temperature and pH sensitive gels have been developed as drug delivery systems in the human body, where the gel releases a drug gradually or suddenly at a particular location in the human body in response to the change of temperature and pH around the gel. Several theories have been developed in the past half-century to describe network formation. The first theory solved exactly for the crosslinked polymers was given by Flory and Stockmayer on a special lattice called a Bethe lattice on which the closed loops were ignored. This theory known as Flory-Stockmayer theory or Classical Theory describes that how small branching molecules react and form very large macromolecules. An alternative to the classical theory is the percolation theory, which is based on 3-d structure formation. In the language of percolation, one may think of monomers as occupying the vertices of a periodic lattice, and the chemical bonds as corresponding to the edges joining these vertices at any given moment, with some probability p. The gel point can be identified with the percolation threshold, pa where in the thermodynamic limit, the infinite cluster starts to form. Near the percolation threshold, pc most percolation quantities obey scaling laws that are largely insensitive to the network structure and its microscopic details. The quantitative statement of this insensitivity is that, near/?c we have the following scaling laws for the gel fraction, G and the average cluster size, S. G(p)°c\p-pf, p>pc S(p)*\p-Pc\~r, P
Benzer Tezler
- Tiyenotiyofen ve bor içeren floresans materyallerin sentez ve karakterizasyonları
Thienothiophene and boron containing fluorescence materials syntesis and characterization
SEBAHAT TOPAL
- Floresans yaşam zamanı kullanarak polimerik jellerin şişme mekanizmalarının incelenmesi
Investigation of swelling mechanisms of polymeric gels by using fluorescence lifetime
MATEM ERDOĞAN
Doktora
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Polimer-polimer ve polimer-metal oksit kompozit sistemlerde film oluşum davranışlarının incelenmesi
Investigation of film formation behaviors of polymer-polymer and polymer-metal oxide composite systems
M. SELİN SUNAY
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Synthesis, properties and device applications of thienothiophene containing polymers with different functional groups
Farklı fonksiyonel gruplara sahip tiyenotiyofen içeren polimerlerin sentezi, özellikleri ve cihaz uygulamaları
DİLARA GÜNTÜRKÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
- Synthesis, photophysical properties and ofet application of thienothiophene and benzothiadiazole based donor-π-acceptor-π (D-π-A-π) type conjugated polymers
Tiyenotiyofen ve benzotiyadiazol esaslı donör-π-alıcı-π (D-π-A-π) tipi konjuge polimerlerin sentezi, fotofiziksel özellikleri ve ofet uygulaması
SERRA EBRU ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK