Kitosan içeren yarı-IPN filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of chitosan-containing semi-IPN films
Yazar: SENA GÜNAÇTI
Danışman: PROF. DR. GÜLTEN GÜRDAĞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, üç tür  kitosan (CS) filmi hazırlanmıştır. Bunlardan ilki, farklı başlangıç konsantrasyonlarında N,N'-dimetil akrilamid (DA) içeren CS-DA yarı-IPN filmleri, ikincisi N,N'-dimetil akrilamid (DA) ve dialildimetilamonyum klorür (DAD) içeren CS-DA-DAD yarı-IPN filmleri ve üçüncüsü de kitosan (CS) filmidir. DA içeren CS-DA filmlerinin hazırlanmasında, %2 (v/v)'lik asetik asitte çözünmüş %1 (w/v)'lik CS çözeltisi üzerine sırasıyla, çapraz bağlayıcı olarak DA miktarının molce %1'i kadar N,N-metilenbisakrilamit (NMBA), başlangıç konsantrasyonları 0.06, 0.12, 0.18 ve 0.21M olacak şekilde DA, başlatıcı olarak DA monomeri miktarının molce %3'ü kadar amonyum persülfat (APS) ve hızlandırıcı olarak APS ile eşit ağırlıkta N,N,N',N'-Tetrametiletilendiamin (TEMED) ilave edilmiştir. Reaksiyon karışımı, teflon petri kaplarına alınarak polimerizasyonun gerçekleşmesi ve kurumanın sağlanması için oda sıcaklığında bekletilmiş ve bu şekilde kuru CS-DA filmleri hazırlanmıştır.
DA ve DAD içeren CS-DA-DAD yarı-IPN filmleri CS-DA filmleri ile aynı şekilde ve aynı şartlarda hazırlanmıştır. DA ve DAD monomerleri, toplam başlangıç monomer konsantrasyonu 0.06, 0.12, 0.18 ve 0.21M olarak ve monomer karışımındaki DA ve DAD oranları sırasıyla molce % 40 ve % 60 olacak şekilde kullanılmıştır. 
Sadece kitosan içeren CS filmleri ise %2 (v/v)'lik asetik asitte çözünmüş %1 (w/v)'lik CS çözeltisinin teflon petri kabında oda sıcaklığında kurutulması ile hazırlanmıştır. 
CS, CS-DA ve CS-DA-DAD filmlerinin karakterizasyonu FTIR, XRD ve DSC yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir.
Filmlerin dielektrik sabiti (ε') ve dielektrik kayıp (ε'') değerleri kuru hava akımı geçirilen atmosferik kabin içinde oda sıcaklığında, 12Hz-100kHz frekans aralığında belirlenmiştir. Dielektrik sabiti değerlerinin artan frekansla azaldığı gözlenmiştir. CS-DA filmlerinde DA miktarının artmasıyla iyonik yük yoğunluğunun azalması nedeniyle dielektrik sabitinin azaldığı buna karşılık CS-DA-DAD filmlerinde ise DAD miktarının artmasıyla dielektrik sabitinin arttığı gözlenmiştir. CS-DA filmlerinde, DA miktarının artması ile elektrik modülünün sanal kısmı (M'') değerlerinin maksimum olduğu frekansın daha düşük değerlere kaydığı belirlenmiştir. Bu durum iletkenliğin azaldığını ve relaksasyon süresinin arttığını göstermektedir. CS-DA-DAD filmlerinde ise DAD miktarındaki artış ile filmlerin maksimum M'' değerlerine karşılık gelen frekansların yüksek değerlere kaydığı belirlenmiştir. Bu durum iletkenliğin arttığını, relaksasyon süresinin azaldığını göstermektedir.

Abstract:
In this study, three types of chitosan (CS) films were prepared; CS-DA semi-IPN films containing N,N-dimethylacrylamide (DA) at different initial concentrations, CS-DA-DAD semi-IPN films containing DA and diallyldimethylammonium chloride (DAD), and CS film. To prepare CS-DA films; N,N-methylenebisacrylamide (NMBA) as crosslinker (in 1 mole % of DA), DA at initial molar concentrations of 0.06, 0.12, 0.18, 0.21 M, ammonium persulphate (APS) as initiator (in 3 mole % of DA), and N,N,N',N'-Tetramethylenediamine (TEMED) as accelerator (in equal weight with that of APS) added in 1 (w/v)% solution of CS in 2(v/v)% aqueous acetic acid, respectively. The reaction mixtures were decanted to teflon petri dishes and left there at room temperature for polymerization of DA and the evaporation of water in order to obtain dry CS-DA semi-IPN films.
CS-DA-DAD semi-IPN films have been prepared under the same conditions with those of CS-DA films. The monomers DA and DAD have been used in total initial monomer concentrations of 0.06, 0.12, 0.18 and 0.21 M, and the monomer feed composed of 60 mol % DAD and 40 mol % DA. 
CS film containing only chitosan has been prepared by the evaporation of water in 1 (w/v) % CS solution in 2 (v/v) % aqueous acetic acid in teflon petri dish at room temperature.  
The characterization of CS, CS-DA, CS-DA-DAD films were performed by FTIR, DSC and XRD methods.
Dielectric constant (ε') and dielectric loss (ε'') values of the films were determined between 12 Hz-100 kHz at room temperature under dry air atmosphere in a glovebox. Dielectric constant decreased with the increase in frequency. While the dielectric constant of CS-DA films decreased with the increase in DA content due to the decrease in the ionic charge density of the film, in the case of CS-DA-DAD films, it increased with the increase in DAD content of the films. It has been determined that the increase in DA content of CS-DA film led to shift the frequency values corresponding to the maximum value of the imaginary part of the electric modulus (M'') to the lower values. This finding indicates that the conductivity of the films decrease and their relaxation times increase. For CS-DA-DAD films, the frequency values corresponding to maximum values of M'' shifted to higher values with the increase in the DAD content. This result indicates the increase in conductivity and the decrease in relaxation time of the films with DAD.