Poli(metil vinil eter-ard-maleik anhidrit) ve poli(etilen-ard-maleik anhidrit) kopolimerlerinin çözelti dinamiği ve termodinamiği
Solution dynamics and thermodynamics of poly(methyl vinyl ether-alt-maleic anhyride) and poly(ethylene-alt-maleic anhyride)
Yazar: ECEM TANSIK
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada,  Poli(metil vinil eter-ard-maleik anhidrit) (Mw=216.000 g/mol) ve Poli(etilen-ard-maleik anhidrit) (Mw=100.000-500.000 g/mol) kopolimerlerinin, değişik çözücüler ile  kimyasal ilgi profillerini belirlemek ve çözelti dinamiği ile termodinamiğini incelemek amacıyla hem teorik yaklaşım hem de deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Seçilen bu iki kopolimerlerin tekrarlanan birimlerinde maleik anhidrit birimi sabit iken, tekrarlanan diğer birimlerden biri metil vinil eter ve diğeri ise etilen olarak seçilmiştir. Fark edilebileceği gibi, kopolimerlerde tekrarlanan birim farklılığı sadece bir metoksi grubu ile değişim göstermektedir. Bu grubun hem teorik anlamda hem de deneysel anlamda farklılık getirebileceği bu tez kapsamında, kapsamlı incelenmiştir.
Teorik anlamda termodinamik büyüklüklerin hesaplanması için HSPiP programı kullanılmıştır. Bu programa göre her iki kopolimer için de çok sayıda çözücü için Kimyasal İlgi Profilleri hesaplanmış ve bu değerler 2D ve 3D  diyagramlar üzerinden takip edilmiştir. Sonrasında, çözünürlük parametre farklarının da (l∆δTΙ, ∆δT, RED) hesaplaması yapılarak çok sayıda çözücü arasından PMVEMA için DMSO, MEK ve Etil Asetat; PEMA için ise DMSO, DMA ve Aseton seçilerek deneysel çalışma adımları gerçekleştirilmiştir.
Deneysel olarak kopolimerlerin belirlenen çözücüler içinde çözeltileri hazırlanıp daha sonra kurutularak elde edilen katı örnekler kullanılarak Spektroskopik (FTIR) ve Termal (DSC) çalışmalar gerçekleştirilirken; kopolimerlerin Çözelti Davranışları ise Işık Saçılması (Statik Işık Saçılması), Viskozimetrik ve Reometrik yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
FTIR çalışmalarında, özellikle karbonil piklerinde çözücüye bağlı olarak anlamlı kaymalar görülmüş, bu kayma değerlerinin 'iyi çözücüler' için sayısal olarak daha büyük olduğu gözlemlenmiştir. DSC'de ise camsı geçiş sıcaklığı,Tg davranışlarının polimer-çözücü arasında hesaplanan Kimyasal İlgi Profillerine uyum sağladığı görülmüştür.
Çözelti davranışlarını gözlemlemek üzere kullanılan Statik Işık Saçılması yönteminde, kopolimerlerin farklı çözücüler ile hazırlanan çözeltilerinin başlıca Jirasyon yarıçapı,Rg ve İkinci Virial Katsayı,A2 değerleri hesaplanmış ve sonucunda kopolimer-çözücü arasındaki etkileşimlerinin Kimyasal İlgisini profillerine uygun davranışlar gösterdiği gözlemlenmiştir.
Hemen ardından gerçekleştirilen  Viskozite ve Reoloji çalışmalarıyla kopolimer-çözücü RED uzlaşmasını gösteren sonuçlar elde edilmiştir. Tüm çözelti davranışlarında görülen ortak sonuç; 'iyi çözücülerde' hidrodinamik hacimlerini ([η]), jirasyon yarıçapı ve polimer-çözücü etkileşimlerinin (A2) büyük olduğu; kısmen 'kötü çözücülerde' ise bu değerlerin daha küçük sayısal değerlerde olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, both theoretical approach and experimental studies have been used to determine chemical affinity profiles of Poly(methyl vinyl ether-ard-maleic anhydride) (Mw = 216,000 g/mol) and Poly(ethylene-ard-maleic anhydride) (Mw = 100,000-500,000 g/mol) in different solvents and to examine solvent dynamic and thermodynamic. In the repeated units of these two selected copolymers, while the maleic anhydride unit was stable, one of the repeated units was selected as methyl vinyl ether and the other was selected as ethylene. As it may be noticed, the repeated unit difference in the copolymers varies only with a methoxy group. In this thesis, it is extensively examined that this group can be different in both theoretical and experimental terms.
In the theoretical phase of thesis, HSPiP program was used to calculate the thermodynamic quantities. By using this program, Chemical Affinity Profiles were calculated with many solvents for both copolymers and these values were followed on 2D and 3D diagrams. In the experiental phase; from large amount of solvents DMSO, MEK and EtAc was chosen for PMVEMA while DMSO, DMA and acetone chosen for PEMA by calculating the solubility parameter differences (l∆δTΙ, ∆δT, RED) for copolymer-solvent systems. 
Spectroscopic (FTIR) and Thermal (DSC) studies were carried out by using solid samples obtained by drying/casting the solutions of copolymers experimentally in the specified solvents. Solution Behaviors of copolymers were carried out by using Light Scattering (Static Light Scattering), Viscosimetric and Rheometric methods.
FTIR studies showed significant shifts due to solvent, especially at carbonyl peaks, and these shift values were observed to be numerically larger for 'good solvents'. In DSC, the Glass Transition Temperature (Tg) behaviors were found to be compatible with the Chemical Affinity Profiles calculated between polymer and solvent.
In the Static Light Scattering method, which is used to observe the behavior of the solutions, Radius of Gyration (Rg) and Second Virial Coefficient (A2) values were calculated for different copolymer-solvent systems.  As a result, it was observed that these values are in accordance with the estimations made by calculation.
Lastly, viscosity and rheology study results showing the copolymer-solvent RED reconciliation were obtained. The common result observed in all solution behaviors; Hydrodynamic volumes ([η]), Radius of Gyration and and polymer-solvent interactions (A2) were greater in 'good solvents' while in bad solvents these values are smaller.