3-merkaptopropionik asit-Ce(IV) başlatıcılı akrilamid polimerizasyonu ve akrilamid jellerinin sentezi
Polymerization of acrylamide initiated with 3-mercaptopropionic acid-Ce(IV) redox system and synthesis of acrylamide gels
Yazar: CEYDA ÖZDUĞANCI
Danışman: DOÇ.DR. CEMAL ÖZEROĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Akrilamitler = Acrylamides ; Hidrojeller = Hydrogels ; Redoks polimerleşme yöntemi = Redox polymerization method

Özet:
Sulu asidik ortamda akrilamid monomerlerinin polimerizasyonu 3-Merkaptopropionik asit-Ce(IV) sülfat, 3-Merkaptopropionik asit-KMnO4 redokssistemi ve akrilamid-metilenbis(akrilamid) kopolimerizasyonu düsük sıcaklıktagerçeklestirildi. 3-Merkaptopropionik asit uç grupları içeren suda çözünenpoliakrilamidler ve suda çözünmeyen fakat sisebilen hidrojeller sentezlendi.Monomer/baslatıcı mol oranının, polimerizasyon zamanının, sıcaklıgın ve sülfürikasit konsantrasyonunun polimerizasyon verimi ve molekül agırlıgı üzerine etkisiarastırıldı. Kopolimerimerizasyon reaksiyonlarında elde edilen jellerin, baslatıcıkonsantrasyonunun, asit konsantrasyonu ve aynı asit konsantrasyonunda metilenbis(akrilamid) miktarının artısı ile sentezlenen jellerin sisme özelligi incelendi.Sabit monomer konsantrasyonunda akrilamid/Ce(IV) mol oranın düsmesi, polimerinveriminde yükselme, polimerin molekül agırlıgında ise bir düsme gösterdi.Reaksiyon sıcaklıgının 20 oC' den 70 oC' ye yükselmesi sonucu, verimde bir düsme,molekül agırlıgında ise degisme olmamıstır. Polimerizasyon zamanının yükselmesiile polimerin verimi ve molekül agırlıgı degismedi.Sentezlenen hidrojellerde sabit monomer konsantrasyonunda akrilamid/Ce(IV) moloranın ve akrilamid/NMBA mol oranının düsmesi ile sisme denge denge degerleridüstü. Hidrojelin düsük asit konsantrasyonunda ise daha çok su absorbladıgıgözlendi.Polimerizasyon reaksiyonunda Ce(IV) ve Mn(VII) iyonları sırasıyla Ce(III) veMn(II) iyonlarına indirgenir. Polimere baglanan Ce(III) iyonlarının varlıgıUV/visible spektrofotometresi ve floresans spektrofotometresi ile arastırıldı.Polimerlerin yapıları FTIR ölçümleri ile incelendi. Polimerde tutulmus olan Mn(II)miktarı grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometresi kullanılarak belirlendi. Bugerçeklestirilen polimerizasyon reaksiyonlarının mekanizması tartısıldı.

Abstract:
Polymerization of acrylamide monomer was performed at low temperatures using 3-mercaptopropionic acid-cerium(IV) sulfate and 3-mercaptopropionic acid-KMnO4and redox systems in acid aqueous medium. Water soluble polyacrylamidescontaining 3-Mercaptopropionic acid end groups were synthesized. Moreover byusing 3-Mercaptopropionic acid-Ce(IV) redox system, insoluble copolymers ofacrylamide-methylene bis(acrylamide) in water were synthesized.The effects of mole ratio of acrylamide to initiator (nMPA= nCe(IV)), polymerizationtime, temperature, and concentration of sulfuric acid on the yield and molecularweight of polymer were investigated. Swelling properties of gels obtained incopolymerization reactions, depending on initior concentration, acid concentrationand the amount of methylene bis(acrylamide) at constant acid concentration wereexamined.The decrease in the mole ratio of acrylamide/Ce(IV) at constant monomerconcentration resulted in an increase in the yield but a decrease in molecular weightof polymer. The increase of reaction temperature from 20 oC to 70 oC resulted in adecrease in the yield but indicated generally a constant value for the molecularweight of polymer. With increasing of polymerization time, the yield and molecularweight of polymer did not change considerably.Swelling equilibruim ratios decreased with a decrease in the molar ratios ofacrylamide/Ce(IV) and acrylamide/NMBA. It was observed that the hydrogelssynthesized at lower acid concentration absorbed more water.Ce(IV) and Mn(VII) ions are reduced to Ce(III) and Mn(II) ions, respectively in thepolymerization reaction. The existence of Ce(III) ion bonded to polymer wasinvestigated by UV-visible spectrometry and fluorescence measurements. Theamount of Mn(II) that is incorporated to the polymer was determined using graphitefurnace atomic absorption spectrometry. The mechanism of this phenomenon isdiscussed.