Radiation synthesis and characterization of cationic poly (N,N-dimethylaminoethyl methacrylate/N-vinyl 2-pyrrolidone/ethylene glycol dimathacrylate) hydrogels
Katyonik poli (N,N-dimetilaminoetil metakrilat/N-vinil 2-pirolidon etilen glikol dimetakrilat) hidrojellerinin radyasyonla hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 97881
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MURAT ŞEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
IV ÖZET Bu çalışmada, poly(N,N-dimetilaminoetil metakrilat/ N-vinil 2-pirolidon/ etilen glikol dimetakrilat) hidrojellerinin radyasyonla sentezi, karakterizasyonu ve bu jellerin anyonik boya adsorpsiyonunda kullanımları incelenmiştir. Çeşitli kompozisyonlarda N,N-dimetilaminoetil metakrilat (DMAEMA), N- vinil 2-pirolidon (VP) ve etilen glikol dimetakrilat monomerleri içeren başlangıç monomer karışımları hazırlanmış ve bunlar 60Co gama kaynağında değişik dozlarda ışınlanmıştır. Oluşan jellerin yüzde jelleşme ve yüzde monomer dönüşümleri belirlenmiştir. Buna ek olarak, yüzde jelleşme ve yüzde monomer dönüşümleri üzerine radyasyon dozu, komonomer (VP) ve çapraz bağlayıcı (EGDMA) içeriğinin etkisi de belirlenmiştir. Sentezlenen jellerin yüzde jelleşme değerleri gravimetrik olarak tayin edilmiştir. Başlangıç kanşımındaki monomerlerin çözünmeyen ağ yapısına yüzde dönüşümleri ise jellerin su içerisine bırakıldıklarında, ağ yapısından suya geçen jelleşmeyen kısımların HC1 ile titrasyonlan sonucu saptanmıştır. Bu değerler kullanılarak oluşan jellerin yüzde kompozisyonları hesaplanmıştır. Jellerin kompozisyonları çekilen FTIR spektrumlanyla desteklenmiştir. P(DMAEMA/EGDMA) ve P(DMAEMA/VP/EGDMA) hidrojellerinin yoğunlukları ksilen ve 1,2-dikloro etan çözücüleri kullamlarak saptanmıştır. Bulunan sonuçlar, jel yoğunluğunun, yapı içerisindeki komonomer ve çapraz bağlayıcı miktarının artmasıyla arttığını göstermiştir. Ayrıca yoğunluk değerleri ışınlama dozunun artışıyla azalmıştır. Bundan dolayı, zincir kesilmesinin var olduğu söylenebilir. P(DMAEMA/EGDMA) ve P(DMAEMA/VP/EGDMA) Mdrojellerinin şişme davranışları pH lan 1.7- 7.5 arasında değişen tampon çözeltileri içinde incelenmiştir. Jellerin katyonik özelliklerinden dolayı denge şişme değerlerinin pH değerinin artmasıyla azaldığı görülmüştür. Ayrıca, denge şişme değerleri (EDS) çapraz bağlayıcı içeriğinin artışıyla azalmış, komonomer içeriğinin değişimiyle anlamlı bir değişim göstermemiştir.Hazırlanan hidrojellerin denge şişme değerleri üzerine pH in yanında iyonik şiddet, tuz türü ve sıcaklık gibi dış şartların etkisi de incelenmiştir. Şişme deneyleri ilk olarak, sıcaklığın denge şişme değerine etkisini saptamak için 4, 25, 30, 41, 46 °C sıcaklık değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, sıcaklığın artışıyla denge şişme değerlerinin azaldığım göstermiştir. pH duyarlılığının yanında, P(DMAEMA/EGDMA) ve P(DMAEMA/VP/EGDMA) hidrojellerinin sıcaklık duyarlı oldukları da söylenebilir. Jellerin şişme davranışları üzerine iyonik şiddet ve tuz türünün etkisini incelemek için sodyum tiyosiyanat ve sodyum klorür olmak üzere iki tuz seçilmiş ve bunların değişik konsantrasyonlarda (0.005, 0.01, 0.1, 0.2 M) çözeltileri hazırlanmıştır. Hidrojeller bu iki tür tuz çözeltisinde bekletildiklerinde denge şişme değerlerinde çok belirgin farklar elde edilmiştir. Bunun nedeni sodyum tiyosiyanattan gelen SCN“ iyonu ile sodyum klorürden gelen Cl”iyonlarının fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farklılığıdır. NaCl çözeltilerinden elde edilen denge şişme değerleri NaSCN çözeltilerinden elde edilen değerlerden belirgin bir şekilde yüksektir. Bunun gibi, pH değeri 3 olan asidik tuz çözeltilerinden elde edilen değerler pH değeri 6 olan tuz çözeltilerden bulunan değerlerden yüksektir. Denge şişme değerleri tuz derişiminin ya da iyonik şiddetin artmasıyla azalmaktadır. Hidrojellerin ağ yapısının karakterizasyonundaki en önemli parametrelerden bir tanesi de çapraz bağlar arası molekül ağırlığının (Mc) belirlenmesidir. 4 ve 8 kGy de hazırlanmış jellerin çapraz bağlar arası molekül ağırlıklarını bulmak için iyonik olmayan nötral polimerler için geliştirilmiş olan eşitlik kullanılmıştır. Çünkü DMAEMA esaslı hidrojeller 6.6 pH değerinin üstünde nötral kabul edilirler. Çapraz bağlar arası molekül ağırlığı (Mc) değerleri çapraz bağlayıcı içeriğinin artmasıyla azalmıştır. Buna karşın, jel kompozisyonundaki değişim hidrojel sistemindeki çapraz bağlanma yoğunluğunu fazla etkilememiştir. P(DMAEMA/EGDMA) ve P(DMAEMA/VP/EGDMA) hidrojellerinin termal özelliklerini belirlemek için DSC termogramlan çekilmiştir. Elde edilen termogramlar bu jellerin camsı geçiş ya da relaksasyon sıcaklıkları olmadığım, sadece, jel içerisinde DMAEMA ya göre daha hidrofilik olan VP nin miktarının artışıyla jelin nem tutma davranışında belirgin bir artış gözlenmiştir. Tez çalışmasının sonunda bir anyonik boyanın hazırlanan jeller üzerine adsorpsiyonu ve desorpsiyonu çalışılmıştır. Boya maddesi olarak indigokarmin bileşiği seçilmiştir. Çünkü bu boya bileşiği suda çözündüğünde anyonik karakterVI kazanmaktadır. Birinci aşamada hidrojellerin adsorpsiyon kapasitesi ve boya konsantrasyonunun adsorpsiyon üzerine etkisi incelenmiştir. Hidrojellerin adsorpsiyon kapasitesi boya konsantrasyonunun artmasıyla artmıştır. İkinci aşamada, boya adsorpsiyonu, 125 ppm sabit konsantrasyonda ve pH 3, 4.5, 6 olmak üzere üç değişik asiditeye sahip boya çözeltisinde gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar boya adsorpsiyonunun pH değerinin artmasıyla arttığım göstermiştir. Desorpsiyon aşamasında ise yukardaki pH değerlerine sahip çözeltilerde boya adsorbe ettirilmiş hidroj eller pH 8 değerine sahip bazik ortama konmuş ve boyanın geri salımı gözlenmiştir. En az desorpsiyon pH 3 ortamında boya ratturulmuş jellerde gözlenmiştir. Her bir j el için desorpsiyon/ adsorpsiyon oranlan hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In this study, radiation synthesis and characterization of poly(N, N- dimethylaminoethyl methacrylate / N-vinyl 2-pyrrolidone / ethylene glycol dimethacrylate) hydrogels and their use in the anionic dye adsorption have been investigated. Initial monomer mixtures containing various composition of N, N- dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), N-vinyl 2-pyrrolidone (VP) and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) monomers have been prepared and irradiated in 60Co gamma sources at different doses. Percentage gelations and percentage monomer conversions of gels have been determined. The effect of irradiation dose, comonomer,VP, and cross-linking agent, EGDMA, content on the total percentage gelation and the monomer conversions were determined. Percentage gelation values of the prepared hydrogels were found by gravimetrically and percentage monomer conversions into insoluble network were determined by titrimetric methods. By using monomer conversion values, the composition of hydrogels were obtained. FTIR spectra of gels were taken to explain the structure of network. Densities of P(DMAEMA/EGDMA) and P(DMAEMA/VP/EGDMA) were obtained by density measurements in xylene and 1,2-dichloro ethane. The results show that densities of gels increased with increasing amount of irradiation amount of the comonomer,VP, and cross-linking agent, EGDMA. Density values decreased with increasing the irradiation dose from 4 kGy to 8 kGy. So, it can be suggested that the evidence of chain scission is present. For the characterization of P(DMAEMA/EGDMA) and P(DMAEMA/VP/EGDMA) gels, swelling behaviours at various pH solutions, ranging from pH 1.7 to 7.5, were investigated. The results showed that equilibrium degree of swelling (EDS) values increased with the decreasing of the pH due to cationic character of the gels and decreased with increasing of cross-linking density of hydrogel system. Effect of external stimulies, ionic strength and temperature on swelling behavior of gels have also been investigated. Swelling experiments were carried out at various temperatures, 4, 25, 30, 35, 41, 46 °C. The experimental results show thatequilibrium degree of swelling values decreased with increasing temperature. In addition to pH-responsive property, it is considered that P(DMAEMA/EGDMA) and P(DMAEMA/VP/EGDMA) gels are temperature-responsive polymers. For detennining the effect of ionic strength on the swelling behavior of gels two kinds of salts, sodium thiocyanate (NaSCN) and sodium chloride (NaCl), were selected and their aqueous solutions were prepared at various concentration 0.005, 0.01, 0.1, 0.2 M. Sharply different EDS values were obtained when hydrogels swelled in these two salt solutions. Due to different physical and chemical properties of SCN“ and CI”, different EDS values were obtained. All EDS values obtained in NaCl solutions were significantly higher than EDS values obtained in NaSCN solutions. The EDS values obtained at acidic medium, pH 3, were higher than the results obtained at pH 6. Equilibrium degree of swelling values decreased with increasing the salt concentration or ionic strength of the solutions. For the determination of thermal properties, DSC thermograms of hydrogels were taken. Glass transition or relaxation temperature were not obtained from thermogram but the water uptake capacity increasing with increasing the VP content. Because VP is more hydrophilic than DMAEMA. One of the most important parameter for characterization to network structures is the molecular weight between cross-links, Mc. The equation developed for non-ionic or neutral polymers were used to find Mc values for the gels prepared by application of 4 and 8 kGy irradiation. Because DMAEMA based hydrogels are considered non-ionic at high pH values, especially above pH 6.6. The Mc results show that molecular weight between cross-links decreased with increasing cross- linking agent, EGDMA, content as expected. However, the variation of gel composition did not affect the cross-linking density of hydrogel system. Adsorption of a model anionic dye, Indigocarmine compound, onto P(DMAEMA/EGDMA) and P(DMAEMA/VP/EGDMA) gels has been studied in the last part of the study. Indigocarmine compound was selected as model dye since this compound gains anionic character especially when dissolved in water. Firstly, relation between adsorption capacity of hydrogels and the effect of dye concentration were investigated. It can be observed that adsorption capacity of hydrogels, mg dye/ g dry gel, increased with increasing dye concentration. Secondly, dye adsorption carried out at 125 ppm dye solutions have different acidity such as pH 3, pH 4.4 andIll pH 6. The results show that adsorption of dye increased with decreasing the pH values. Finally, the dye adsorbed hydrogels were immersed into basic medium in order to investigate the desorption of indigocarmine. Less desorption was obtained in the gels, adsorbing dye at pH 3 medium. Desorption / adsorption ratios for all the gels have been calculated.
Benzer Tezler
- Radiation synthesis and characterization of poly(N-vinyl 2-pyrrolidone/itaconic acid/ethylene glycol dimethacrylate) hydrogels and their use in the drug delivery systems
Poli (N-vinil 2-pirolidon/itakonik asit/etilen glikol dimetakrilat) hidrojellerinin radyasyonla sentezi ve karakterizasyonu ve ilaç salım sistemlerinde kullanılması
ARZU YAKAR
- Sulu ortamda radyasyonla başlatılan çapraz bağlanma ile interpolimer komplekslerden nanojel hazırlanması, karakterizasyonu ve farmasötik kullanımı
Preparation of nanogels by radiation-induced cross-linking of interpolymer complexes in aqueous medium, their characterization and pharmaceutical use
MOHAMMADREZA GHAFFARLOU
- UV-ışınları ile sertleştirilen polimerik filmlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulama alanları
The Preparation, the characterization, and various applications of UV-cured polymeric films
ATTİLA GÜNGÖR
- Synthesis of novel polyisobutylene/polystyrene and polyisobutylene/modified soybean oil based polyurethanes and their characterizations
Yeni poliizobütilen/polistiren ve poliizobütilen/modifiye soya yağı esaslı poliüretanların sentezi ve karakterizasyonları
ELİF KURNAZ
- Katyonik UV polimerizasyon ile vinil eter bazlı yapıştırıcıların sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Synthesis and characterization of cationically curable vinyl-ether functional urethane oligomers
AYLİN AMANOEL
