Yün üzerine bazı akrilatlarla graft kopolimerizasyon
Graft copolymerization with some acrylates onto wool
Yazar: CELAL ÖZPINAR
Danışman: PROF. DR. YURDUN FIRAT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Akrilik asit = Acrylic acid ; Etil akrilat = Ethyl acrylate ; Kopolimerler = Copolymers ; Kopolimerleşme = Copolymerization ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning ; Seryum amonyum nitrat = Cerium ammonium nitrate ; Termal analiz = Thermal analysis ; Yün = Wool ; Yün lifleri = Wool fibers

Özet:
Graft kopolimerizasyon yöntemi yün , ipek , nişasta gibi doğal polimerik materyallerin özelliklerini geliştirmek için kullanılan yöntemlerden biridir. Literatürde yünün özelliklerini geliştiren değişik yöntemlerin kullanıldığı çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışma da Türkiye'nin farklı yörelerinden temin edilen koyun ve keçi yünlerinin kopolimerleri , akrilik asit (AA), etil akrilat (EA) ve 2-etilhekzil metakrilat (EHMA) ile farklı başlatıcı sistemleri kullanılarak sentezlenmiştir.Yünün akrilik asit, etil akrilat ve 2-etilhekzil metakrilat ile graft kopolimerizasyonu, seryum (IV) amonyum nitrat (SAN) başlatıcı sistemi kulanılarak geniş monomer konsantrasyonu aralığında farklı sıcaklıklarda gerçekleştirildi. Reaksiyonlarda çapraz bağlayıcı olarak N,Nl-metilen bis akrilamid (MBA) kullanıldı. Elde edilen kopolimerler saflaştırıldı ve fourier transform infrared spektrumu (FTIR), termal gravimetrik analiz (TGA) , diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), X-ışını analizi (XRD) ,taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve temas açısı testi ile karakterize edildi. Graftlama parametreleri olarak monomer türü, monomer konsantrasyonu, sıcaklık ve başlatıcı sisteminin graftlama verimi üzerine etkileri incelendi.Başlatıcı sisteminin graftlama üzerine etkisini incelemek için, yünün etil akrilatla graft kopolimerizasyonu 4,4' ? Azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA) başlatıcı sistemi kullanılarak aynı monomer konsantrasyonu aralığında 60oC'de çalışılmıştır. SAN başlatıcı sisteminin, ACVA'dan daha yüksek bir graftlama yüzdesi verdiği gözlemlenmiştir.Kopolimerlerin termal kararılılıkları incelendiğinde, graftlanmış yünün, saf yünden daha kararlı olduğu görülmüştür. SAN başlatıcı sisteminden elde edilen kopolimerlerin termal kararlılıklarının monomer konsantrasyonunun artması ile arttığı da gözlendi.Kopolimerlerin SEM görüntüleri incelenerek koyun ve keçiden elde edilen liflerin SEM görüntüsü ile karşılaştırıldı ve yünün yüzeyinde kopolimerizasyon nedeniyle meydana gelen değişiklikler saptandı.Son olarak, elde edilen ürünlerin su tutma özellikleri de incelenmiştir. Su tutma kapasitesi deneyleri, destile su içinde gerçekleştirilmiştir. Graftlanmış yünün su tutma kapasitesinin saf yününkinden daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Monomer konsantrasyonundaki artışın kopolimerlerin su tutma kapasitelerinde azalmaya neden olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Graft copolymerization is one of the widely used methods to improve the properties of natural polymeric materials such as wool, silk, starch. In the literature, there are many studies which make use of different methods to develop wool properties. In this study, copolymers of sheep and goat wools obtained from different regions of Turkey were synthesized with acrylic acid (AA), ethyl acrylate (EA), and 2-ethylhexyl methacrylate (EHMA) by using different initiator systems.Graft copolymerizations of wool with acrylic acid, ethyl acrylate, and 2-ethylhexyl methacrylate were carried out by using ceric ammonium nitrate(CAN) as initiator along with a wide range of monomer concentrations at the different temperatures. N,N?- Methylene bis acrylamide (MBA) was used as crosslinker in the reactions. Copolymers obtained were purified and characterized by using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal gravimetrical analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) scaning electron microscope (SEM) and contact angle. The effects of type of monomer, concentration of monomer, temperature, and initiator system as grafting parameters on graft yield were investigated.In order to investigate the effect of initiator system on graft yield, graft copolimerization of wool with ethyl metacrylate was studied by using 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) initiator system along with the same range of monomer concentrations at 60oC. It was observed that CAN initiator system gave a higher graft yield than ACVA.When thermal stability of copolymers was investigated, it was seen that grafted wool was more stable than pure wool. It was also observed that thermal stability of copolymer obtained from CAN initiator system increased with increasing of monomer concentration.Finally, water retention properties of grafted products were also investigated. Water retention capacity experiments were carried out into distilled water. It was observed that water retention capacity of grafted wool was higher than that of pure wool. It was also found that increase in the monomer concentration caused a decrease in the water retention of copolymers.