Development of degradable renewable polymers and stimuli-responsive nanocomposites
Bozunabilir yenilenebilir polimerler ve uyarı-cevap nanokompozitler geliştirilmesi
- Tez No: 949644
- Danışmanlar: PROF. DR. KEİSHA BİSHOP WALTERS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Mississippi State University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 181
Özet
Bu çalışmanın ana hedefi, yeni yasayan radikal polimerizasyon metotların ve yenilenebilir polimerlerin karıştırılmasının araştırılmasıdır. Sonraki hedef doğrultusunda, mekanik özellikleri geliştirmek, daha hızlı bozunmaya ulaşmak ve bozunma ve mekanik özellikler arasındaki ilişkiyi incelemek için, poli(laktik asit) (PLA) yeni bir polimer olan poli(trimetilen malonat) (PTM) ile karıştırıldı. Farklı oranlarla PLA ve PTM karışım filmleri kloroformdan dökümü yapıldı. Karışımlar, PLA'in kullanımını artıracak Young modülü ve kopmadaki uzanım değerler gösterdi. Atomik kuvvet mikroskobu (AKM) değerlerine gore, karışıma %10 (w/w) PTM eklemek Young modülü'yü 1.69 GPa'dan 4.61 GPa'a yükseltmiştir. Biyoplastik çalışmasının ikinci kısmı, PTM ve poli(trimetilen itaconat) (PTI)'nin bir haftalık hidrolizi ve bunun kristallilik oranı ve mekanik özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesini içerir. Kristallilige bağlı olarak, elastic modülü once artmış, sonar yavaşça azalmıştır. Diğer bir çalışmada, uyarı-cevap polimerler ile manyetik demir oksit nanopartiküllerin yüzeyi kaplanmıştır. Çeşitli polimerler, sulu atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) ile üretildi. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR) ve x-ray fotoelektron spektroskopi (XPS), kaplamanın geliştiğini göstermiştir. Sıcaklığa bağlı olarak partikül büyüklüğündeki değişim ölçüldü. 13 saatte demir oksit nanopartiküllerinin yüzeyindeki poli(itakonik asit) (PIA)'in kalınlığı 13 nm olmuştur. Poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPAM)'in kalınlığı ise 6 saatte 23 nm olmuştur ve faz-geçiş sıcaklığı 32 °C tir. Bu uyarı-cevap nanokompozitler, hedefli ve kontrollü ilaç salınımında ilaç taşıyıcı olarak kullanılabilirler.
Özet (Çeviri)
The overall goal of this research was to explore new living radical polymerization methods and the blending of renewable polymers. Towards this latter goal, polylactic acid (PLA) was blended with a new renewable polymer, poly(trimethylene-malonate) (PTM), with the aim of improving mechanical properties, imparting faster degradation, and examining the relationship between degradation and mechanical properties. Blend films of PLA and PTM with various ratios (5, 10, and 20 wt %) were cast from chloroform. Partially miscible blends exhibited Young's modulus and elongation-to-break values that significantly extend PLA's usefulness. Atomic force microscopy (AFM) data showed that incorporation of 10 wt% PTM into PLA matrix exhibited a Young's modulus of 4.61 GPa, which is significantly higher than that of neat PLA (1.69 GPa). The second part of the bioplastics study involved a one-week hydrolytic degradation study of PTM and another new bioplastic, poly(trimethylene itaconate) (PTI) using DI water (pH 5.4) at room temperature, and the effects of degradation on crystallinity and mechanical properties of these films were examined by differential scanning calorimetry (DSC) and AFM. PTI showed an increase in crystallinity with degradation, which was attributed to predominately degradation of free amorphous regions. Depending on the crystallinity, the elastic modulus increased at first, and decreased slightly. Both bulk and surface-tethered stimuli-responsive polymers were studied on amine functionalized magnetite (Fe3O4) nanoparticles. Stimuli-responsive polymers studied, including poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate) (PDMAEMA), and poly(itaconic acid) (PIA), were grafted via surface-initiated aqueous atom transfer radical polymerization (SI-ATRP). Both Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectroscopies showed the progression of the grafting. The change in particle size as a function of temperature was measured using dynamic light scattering (DLS). Once the PIA was grafted from the Fe3O4 nanoparticles for 13 h, the PIA thickness was around 13 nm. After the PNIPAM was grafted for 6 h, the stimuli-responsive nanocomposites with a lower critical solution temperature (LCST) of 32 °C exhibited a particle size of 236 nm. Moreover, a variety of stimuli-responsive bulk block copolymers were synthesized. The stimuli-responsive nanocomposites could be good candidates as drug carriers for the targeted and controllable drug delivery.
Benzer Tezler
- Ilımlı halofil bacıllus türlerinden polihidroksialkanoatların üretimi
Production of polyhydroxyalkanoates from moderately halophilic bacillus strains
MELIHA FETAHOVIC
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyokimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE OGAN
DOÇ. DR. ÖZKAN DANIŞ
- Production of chitosan based antimicrobial food packaging film added with grape stem extract
Üzüm sapı ekstraktı katkılı kitosan esaslı antimikrobiyal gıda ambalaj film üretimi
ZEYNEP KÜÇÜKERSEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELÇİN YILMAZ
- Kentsel atıksu arıtma tesisi anaerobik çamur çürütücülerinin dinamik proses modelleme yaklaşımı ile analizi
Analysis with dynamic process modeling approach of anaerobic sludge digesters of the urban wastewater treatment plant
KERİM EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Turşu endüstrisi atıksularının biyopolimer üretim potansiyelinin belirlenmesi
Determination of biopolymer production potential of pickle industry's wastewater
DİLARA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR
- Magnezyum alaşımlarının farklı yöntemlerle hidroksiapatit kaplanarak korozyon hızının belirlenmesi
Corrosion behaviour of ha coatings on AZ31 and AZ91 magnesium alloys
SERKAN BAŞLAYICI
Doktora
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA