Uyarıya duyarlı yüzeye sahip polistiren latekslerin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polystyrene latexes having stimuli-responsive surface
Yazar: SULTAN BÜTÜN
Danışman: PROF. DR. VURAL BÜTÜN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Dispersiyon polimerleşmesi = Dispersion polymerization

Özet:
Bu tez kapsamında, yeni tip diblok kopolimer stabilizörlerin sentezi ve yüzeyi çoklu çevresel etkilere (pH, sıcaklık ve elektrolit konsantrasyonu gibi) duyarlı polistiren (PS) lateks partiküllerinin sentezinde kullanımları üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, yeni tip bir stabilizör poli[2-(diizopropilamino)etil metakrilat]-b-poli[2-(N-morfolino)etil metakrilat] diblok kopolimeri, PDPA-b-PMEMA, grup transfer polimerizasyonu (GTP) kimyası ile sentezlenmiştir. İkinci olarak, sentezlenen PDPA-b-PMEMA diblok kopolimerlerin stirenin alkolik ortam dispersiyon polimerizasyonunda stabilizör etkinlikleri denenmiş ve hemen hemen tek-düze partikül ebat dağılımlı (monodispers) PS latekslerin sentezi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Lateks ebatları ve ebat dağılımları üzerine, stabilizör mol ağırlığı (Mn), dağıtıcı faz alkol tipi, alkolde su oranı, stabilizör miktarı ve başlatıcı miktarı değişiminin etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Stabilizörün mol ağırlığında ve(ya) başlatıcı miktarında yapılan artış PS lateks ebadında doğru orantılı bir artışa neden olurken, stabilizör miktarı, dağıtıcı faz alkol polaritesi (C1-C4 alkolleri) ve alkolde su oranı artışına bağlı olarak lateks ebadında ters orantılı bir değişim gözlenmiştir.Son olarak, PDPA-b-PMEMA diblok kopolimer stabilizörü üzerinden duyarlılığı sağlanan PS lateksin çevresel etkilere duyarlılıkları incelenmiş ve bu lateksler UV-vis spektrofotometre, DLS, fotomikroskop ve zetapotansiyometre kullanılarak karakterize edilmiştir. PS lateks dispersiyonlarının aynı anda sıcaklık, pH ve elektrolit konsantrasyonu gibi üç farklı çevresel etkiye birden tersinir olarak çökme-dağılma davranışlarıyla duyarlılık gösterdikleri ortaya konmuştur. PS lateks dispersiyonlarının sıcaklık, pH ve tuz konsantrasyonu değişimi ile faz ayrımının oluşmaya başladığı kritik değerlerler belirlenmiştir. Literatürde henüz yüzeyi üç etkiye birden duyarlı lateksler ile ilgili bir çalışma yer almadığından bu çalışma çoklu etkiye duyarlılığı ile önem arzetmektedir. Sentezlenen çevresel etkilere duyarlı yüzeye sahip latekslerin geniş bir uygulama potansiyeli doğuracağı kanaatindeyiz.

Abstract:
In this study, a series of novel diblock copolymer stabilizers has been successfully synthesized and used as novel dispersants in the synthesis of polystyrene (PS) latexes having stimuli-responsive surfaces. First, as novel stabilizer, poly[2-(diisopropylamino)ethyl methacrylate]-b-poly[2-(N-morpholino)ethyl methacrylate] diblock copolymer, PDPA-b-PMEMA, has been synthesized via group transfer polymerization (GTP) chemistry. Second, the stabilizing effect of the PDPA-b-PMEMA diblock copolymers has been investigated in the dispersion polymerization of styrene in alcoholic media. It has been observed that the resulting PS latexes had monodispers particle size distributions. In order to determine the effect of the variation of the different parameters on the sizes and the size distributions of the PS latexes, molecular weights of the stabilizers (Mn), the alcohol type, , the amount of water in alcohol, the amount of stabilizer and the amount of initiator have been varried systematically. It has been determined that an increase on both the Mn of the stabilizer and the amount of the initiator caused proportional change on the PS latex diameters. On the other hand, an increase on the amount of the stabilizer, the polarity of alcohol (C4-C1 alcohols) and water content of the alcohol caused inverse proportional change on the PS latex diameters.Finally, the multi-stimuli-responsive behaviors of the resulting PDPA-b-PMEMA diblock copolymer stabilized PS latexes have been investigated by using UV-vis spectrophotometer, DLS, photomicroscope and zeta potentiometer. It has been concluded that the resulting PS latexes had pH-, salt-, and thermo-responsive nature in aqueous media. PS latexes can be flocculated or redispersed easily by changing above parameters. Such phase separation occurred reversibly in aqueous media. The critical phase separation values (critical pH, salt concentration, temperature) were determined by UV-vis spectrophotometric and DLS measurements. As far as we know, there is no report in the literature about PS latexes having multi-responsive surface. Our PS latexes have novelty due to responsiveness to three different changes on environment. We believe that these stimuli responsive PS latexes will have great interest and potentials for various applications such as flocculants.