Şişme/büzülme davranışına sahip süper soğurucu polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve adsorpsiyon potansiyellerinin araştırılması
Synthesis, characterization and investigation of adsorption potentials of super absorbent polymers with swelling/shrinking behavior
Yazar: MUTLU UYSAL
Danışman: PROF. DR. ÖMER BARIŞ ÜZÜM
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Büzülme = Contraction ; Hidrojeller = Hydrogels ; Karakterizasyon = Characterization ; Soğurucular = Absorbers ; Şişme = Swelling

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, yardımcı monomer olarak potasyum 3-sülfopropil metakrilat kullanılarak, akrilamid esaslı hidrojelller ile poli (etilen glikol) içerikli yarı-IPN hidrojeller sentezi amaçlanmıştır. Kimyasal çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetakrilat kullanılmıştır. Hidrojellerin ve yarı-IPN'lerin karakterizasyonları gerçekleştirilerek, şişme-büzülme davranışlarının ve adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. 
Materyal ve Yöntem: Hidrojeller ve yarı-IPN'ler iyi bilinen ve çok sık kullanılan bir yöntem olan çözelti ortamında serbest radikalik polimerizasyon tepkimesi ile kimyasal çapraz bağlayıcı varlığında sentezlenmiştir. Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR/ATR) yöntemi kullanılarak kimyasal çapraz bağlı hidrojellerin yapısal karakterizasyonu aydınlatılmıştır. Hidrojel ve yarı-IPN hidrojellerin ağ yapısı hakkında bilgi sahibi olabilmek için taramalı elektron mikroskopi (SEM) görüntüleri alınmıştır. Sentezlenen çapraz bağlı hidrojel ve yarı-IPN hidrojellerin şişme özelliklerini inceleyebilmek için 25oC'da dinamik şişme testleri uygulanmıştır. Çapraz bağlı yapıların büzülme davranışlarını araştırabilmek için önce 25oC'de şişmeleri sağlanmış; sonrasında 25oC'de sabit sıcaklıkta kurumaları sağlanmıştır.
Bulgular: Elde edilen veriler değerlendirildiğinde sentezlenen akrilamid/potasyum 3-sülfopropil metakrilat hidrojellerinin ve akrilamid/potasyum 3-sülfopropil metakrilat/poli (etilen glikol) yarı-IPN'lerinin, şişme-büzülme davranışı gösterebilen süper soğurucu polimerler oldukları tespit edilmiştir. Buna ek olarak, süper soğurucu polimerler Union Green B gibi katyonik özellikteki boyarmaddeyi yüksek yüzdede adsorplayarak sulu çözeltiden başarıyla uzaklaştırmıştır. 
Sonuç: Sentezlenen çapraz bağlı polimerlerin suda yüksek şişme kapasitesine sahip oldukları, tekrarlanan şişme-büzülme davranışı gösterdikleri ve Union Green B boyarmaddesi için iyi bir adsorban oldukları söylenebilir. 

Anahtar Sözcükler: Adsorpsiyon, Büzülme, Hidrojel, Şişme, Yarı-IPN

Abstract:
Objective: In this study, it was aimed to synthesize acrylamide-based hydrogels and semi-IPN hydrogels containing poly (ethylene glycol) using potassium 3-sulfopropyl methacrylate as co-monomer. Performing the characterization of hydrogels and semi-IPNs, it was aimed to investigate their swelling-shrinking behavior and adsorption properties.
Material and Method: Hydrogels and semi-IPNs were synthesized by a free radical polymerization reaction in a solution medium in the presence of a chemical crosslinker, which is a well-known and frequently used method. Structural characterization of chemically cross-linked hydrogels using the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR/ATR) method has been elucidated. Scanning electron microscopy (SEM) images were taken to obtain information about the network structure of hydrogel and semi-IPN hydrogels. Dynamic swelling tests at 25oC were applied to examine the swelling properties of the synthesized cross-linked hydrogel and semi-IPN hydrogels. In order to investigate the shrinkage behavior of the cross-linked structures, they were first allowed to swell at 25oC; Afterwards, they were dried at a constant temperature at 25oC.
Results: When the obtained data are evaluated, it has been determined that the synthesized acrylamide/potassium 3-sulfopropyl methacrylate hydrogels and acrylamide/potassium 3-sulfopropyl methacrylate/poly(ethylene glycol) semi-IPNs are superabsorbent polymers that can show swelling-shrinkage behavior. In addition to that, superabsorbent polymers successfully removed cationic dye such as Union Green B from aqueous solution by adsorbing a high percentage.
Conclusion: It can be said that the synthesized cross-linked polymers have a high swelling capacity in water, show repeated swelling-shrinkage behavior, and are good adsorbents for Union Green B dye.

Keywords: Adsorption, Shrinking, Hydrogel, swelling, semi-IPN