Laktik asit polimerlerinin radyasyon kararlılıkları /
Yazar: ÖMER KANTOĞLU
Danışman: PROF. DR. OLGUN GÜVEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1995
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Laktik asit = Lactic acid ; Polimerler = Polymers ; Radyasyon = Radiation

Özet:
Bu çalışmada, Poli(L-Laktik Asit) (PLLA), Po!i(DL-Laktik Asit) (PDLLA) homopoilmerleri ile Poli(Laktik/Glikolik Asit) (PLA?A) kopolimerinin radyasyona karşı kararlılığı incelenmiştir. Polimer örnekleri değişik dozlarda, havada ve vakumda ışınlanarak Elektron Spin Rezonans (ESR) Spektroskopisi, Büyüklükçe Ayırma Kromatografisi (BAK), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile analizleri yapılmıştır. Deneysel analizler sırasında elde edilen sonuçlan desteklemek için Fourier Transform Infrared (FTIR) Spektroskopisi, X-lşınları, Gaz Kromatografisi/Kütle Spektroskopisi (GCMS) bileşimiyle ek çalışmalar da yapılmıştır. ESR analizleriyle, ışınlama sonucu oluşan radikal türleri, radikal sönüm süreleri, kinetiği ve mekanizması aydınlatılmıştır. Plonka eşitliğinin PLLA, PDLLA ve PLA?A örneklerine uyarlanmasıyla, ışınlama sonucu oluşan radikalerin ikinci dereceden bir sönüme uğradığı belirlenmiştir. Radikallerde ikinci dereceden bir sönüm gözlenmesi, birbirleriyle yeniden birleşerek sonlandığını göstermektedir. PLLA, PDLLA ve PLA?A örneklerinde BAK analizlerinin yapılmasıyla, molekül ağırlığında ışınlama sonrası oluşabilecek değişimler incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre PLLA, PDLLA ve PLA?A örneklerinin artan ışınlama dozuyla molekül ağırlığında bir azalmanın gözlendiği, bunun da zincir kesilmesinden kaynaklandığı belirlenmiştir. Işınlama sonrası molekül ağırlığı değerlerinden zincir kesilmesi verimi (G(S)) ve çapraz bağlanma verimi (G(X)) hesaplanmıştır. Vakumlu örneklerde G(S) PLLA için 3.43, PDLLA için ise 1.78 olarak bulunmuştur. Aynı örnekler için G(X) ise sırasıyla 0.37 ve 0.22 olarak hesaplanmıştır. Havada ışınlanan örneklerde G(S), PLLA için 3.54, PDLLA için 3.27 olarak bulunmuştur. Havada ışınlanan örneklerin G(X) değerleri ise 0.39 ve 0.28 olarak hesaplanmıştır. PLLA, PDLLA ve PLA?A örneklerinde DSC analizlerinin yapılmasıyla, örneklerin ısıl davranışları da izlenmiştir. 0-100 kGy arasında dozların uygulanmasıyla havada ve vakumda ışınlanan PLLA örneklerinde, artan dozla kristallenme ve erime entalpilerinde bir azalma gözlenmiştir. PLLA, PDLLA ve PLA?A örneklerinin camsı geçiş sıcaklıklarında (Tg) ise ışınlamayla değişimin olmadığı belirlenmiştir. Yarı kristalin yapıda olan PLLA Örneğinin kristalinitesinin tayini için X-ışınlan analizleri yapılmış ve kristalinitesi % 30 olarak bulunmuştur. Ayrıca, ışınlamayla oluşan radyoliz ürünlerini tayin etmek amacıyla yapılan GCMS çalışmalarında ise eser miktarda 2-propanon radyoliz ürününe rastlanmıştır.

Abstract:
In this study, radiation stabilities of Poly(L-Lactic Acid) (PLLA), Po!y(D,L-Lactic Acid) (PDLLA) homopolymers and Poly(Lactic/G!ycoiic Acid) (PLAGA) copolymer were investigated. Polymer samples irradiated to various doses in vacuum and air were analyzed by using Electron Spin Resonance Spectroscopy (ESR), Size Exclusion Chromatography (SEC), and Differential Scanning Calorimetry (DSC). To support the experimental results, additional studies were performed by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray and GCMS, which is a combination of the Gas Chromatography and Mass Spectroscopy. The structure of the radicals, their lifetimes, and kinetics and mechanism of radical decay were investigated by ESR analysis. Plonka equations have been applied PLLA, PDLLA and PLAGA samples and it is found that the gamma ray induced radicals follow a second order decay. This indicates recombination of radicals. Using SEC analysis in PLLA, PDLLA and PLAGA samples, the changes in average molecular weights of the samples after irradiation were analyzed. It was observed that the molecular weights of PLLA, PDLLA and PLAGA samples were decreasing and this is the result of chain scission. From the molecular weight values, which were found after irradiation, the radiochemical yield of chain scission (G(S)) and crosslinking (G(X)) were calculated. For vacuum irradiated samples, G(S) was found to be between 3.43-1.78 for PLLA and PDLLA. For the same samples, G(X) values were found to be between 0.37-0.22. G(S) values for the samples which were irradiated in the air were between 3.54- 3.27 for PLLA, PDLLA and G(X) values were 0.39-0.28. By using DSC analysis, thermal behaviors of PLLA, PDLLA and PLAGA were observed as well. By exposing samples to 0-100 kGy doses, it was found that there was a decrease in crystallization and melting entaipies of PLLA irrespective of irradiation atmosphere. There were no changes in the glass transition temperatures by irradiation. X-ray analysis was used for the determination of crystailinity of PLLA sample, which has semi- crystaline structure and its crystailinity was found to be 30 %. Moreover, trace amounts of 2- propanone was found among the radiolysis products which were produced after irradiation by using GCMS studies.