EPR spin prob yöntemiyle polimer-yüzey aktif çözeltilerinin yapısal ve dinamik özelliklerinin incelenmesi
İnvestigation of the structural and dynamic propeties of polymer-surfactant solutions by EPR spin probe tecnique
Yazar: KADİR DEMİR
Danışman: DOÇ.DR. DİLEK DADAYLI PEKTAŞ ; PROF.DR. MARAL SÜNNETÇİOĞLU
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZET Doktora Tezi EPR SPİN PROB YÖNTEMİYLE POLİMER-YÜZEY AKTİF ÇÖZELTİLERİNİN YAPISAL VE DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Kadir DEMİR Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Doç. Dr. Dilek Dadaylı PAKT AŞ Ortak Tez Danışmanı: Prof. Dr. M. Maral SÜNNETÇİOĞLU Şubat 2004, 137 sayfa. Bu çalışmada farklı tek değerlikli metal zıt iyonlarına sahip sodyum dodesil sülfat (SDS) ve lityum dodesil sülfat (LiDS) yüzey aktifleri ile suda çözünebilen polietilenoksit (PEO) ve polivinilalkol (PVA) polimerleri arasındaki etkileşimler, değişik bölgelerden bilgi verebilen 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-l-oksil (TEMPO), 4-amino-2,2,6,6-tetrametilpiperidin- 1 -oksil (TEMP AMİNE), di-tert-butilnitroksit (DTBN), 2-(14-karboksitetradesil)-2-etil-4,4-dimetiloksazolidin-3-oksi(16-DSA), 3-karbomoyil-2,2,5,5-tetrametilpirolin-l -oksil (TEMPYO), 4-okso-2,2,6,6- tetrametilpiperidin-1 -oksil (TANON) ve 4-hidroksi-2,2,6,6-tetrametilpiperidin-l- oksil (TANOL) spin problar kullanılarak elektron paramanyetik rezonans (EPR) tekniği ile sulu çözelti ortamında incelenmiştir. mÖZET (devam ediyor) Çalışılan ömek gruplarında, spin problann dönme ilgi zamanlarının (t) ve azot aşırı ince yapı sabitlerinin (An) yüzey aktif konsantrasyonları ile değişimi tek bölgeli benzeştirme programı ile bulunmuş ve aralarında farklılıklar olduğu görülmüştür. Sonuçlar TEMPO, TEMP AMİNE, DTBN ve 16-DSA spin problann sulu ve yüzey aktifli bölgelerin her ikisinden de bilgi verdiklerini, TEMPYO, TANON ve TANOL'ün ise daha çok sulu bölgelere yerleştiklerini göstermiştir. İki bölgeli benzeştirme programı ile TEMPO, TEMP AMİNE ve DTBN için sulu bölge yüzdelerinin (d) yüzey aktif konsantrasyonları ile değişimleri tüm örnek gruplarında bulunmuş ve deneysel ile kuramsal spektrumlar arasında tek bölgeli benzeştirmelerden daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. 16-DSA ve TEMP AMİNE spin probları, TEMPO ve DTBN'den daha küçük yüzey aktif konsantrasyonlarında sulu bölgeden yüzey aktifli bölgeye geçmişlerdir. Polimersiz örnek grupları için bu spin problann sulu bölgeden yüzey aktif bölgeye geçişinin, polimerlilerden daha yüksek konsantrasyonlarda başlamasına karşın daha küçük değerlerde tamamlandığı görülmüştür. Bunlar polimerli gruplarda kritik topaklanma konsantrasyonunun (KTK), polimersiz olanların kritik misel konsantrasyonundan (KMK) küçük olması ve polimerlilerde daha büyük konsantrasyonlarda topaklanma doyumuna ulaşılması yönünde kaynaklarda yer alan sonuçları doğrulamıştır. 16-DSA'te polimerli grupların KTK'dan büyük konsantrasyonlarda polimersiz olanlardan daha düzenli bir yapı gördükleri belirlenmiştir. SDS ve LiDS yüzey aktifli gruplarda hesaplanan x, An ve d eğrilerinden belirlenen KMK (veya KTK) değerleri arasında gözlenen farklılıkların ise zıt iyonun hidratlaşma yarıçapı ile ilişkili olduğu görülmüştür. Anahtar sözcükler: EPR, spin prob, polimer, yüzey aktif, dönme ilgi zamanı, misel, kritik misel konsantrasyonu, kritik topaklanma konsantrasyonu. Bilim Kodu: 404.03.01 iv

Abstract:
ABSTRACT Ph. D. Thesis INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL AND DYNAMIC PROPERTIES OF POLYMER-SURFACTANT SOLUTIONS BY EPR SPIN PROBE TECNIQUE Kadir DEMİR Zonguldak Karaelmas University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics Thesis Advisor: Assoc. Prof. Dr. Dilek Dadaylı PAKTAŞ Co-Advisor: Prof. Dr. M. Maral SÜNNETÇİO?LU February 2004, 137 pages. In this study, the interactions of sodium dodecyl sulfate (SDS) and lithium dodecyl sulfate (LiDS) having different monovalent metal counterions with the water soluble polymers poly(ethylene oxide) (PEO) and poly(vinyl alcohol) (PVA) have been investigated in aqueous solution by the electron paramagnetic resonance technique (EPR) using 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-l-oxyl (TEMPO), 4-amino-2,2,6,6-tetrametylpiperidine-l-oxyl (TEMP AMINE), di-tert- buthylnitroxide (DTBN), 2-(10-carboxytetradecyl)-2-ethyl-4,4- dimethyloxazolidine-3-oxyl (16-DSA), 3-carbamoyl-2,2,5,5-tetramethylpyrroline- 1-oxyl (TEMPYO), 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-l-oxyl (TANON) and 4- hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-l-oxyl (TANOL) as spin probes whichABSTRACT (continued) provide information about different regions of the samples. The rotational correlation times (x) and nitrogen hyperfine coupling constants (An) of spin probes versus concentrations of surfactants have been calculated by single region simulation program for studied groups and differences obtained between them. The results have indicated that TEMPO, TEMP AMINE, DTBN and 16-DSA spin probes give signals from both aqueous and surfactant regions and TEMPYO, TANON and TANOL are also located mostly in aqueous regions. 16-DSA and TEMP AMINE spin probes have transferred from aqueous region to surfactant region at lower concentrations. The percentages of aqueous region of TEMPO, TEMP AMINE and DTBN spin probes versus concentrations of surfactants have been obtained by double region simulation program for all sample groups. In this case, the experimental and theoretical spectra fit better than the single region simulations. Although the transition of these spin probes from aqueous region to surfactant region were started at higher concentration values for the sample groups without polymers than the groups with polymers, they completed the migration at lower concentration values. In the literature it was reported that the critical aggregation concentrations (CAC) of the sample groups with polymers were lower than the critical micelle concentrations (CMC) of the groups without polymers and the saturation of aggregations in the sample groups with polymers were noticed at higher concentrations. Our results are in agreement with these statements. Above the CAC, the polymer containing samples of 16-DSA were more ordered relative to the ones without polymer. It is concluded that the groups in which SDS and LiDS used as surfactants, the differences between CMC (or CAC) values determined on x, An and d curves were related to the hydrated radius ofcounterion. Key Words: EPR, spin probe, polymer, surfactant, rotational correlation time, micelle, critical micelle concentration, critical agrigation concentration. Science Code: 404.03.01 VI