SiO2 içeren nanokompozit hidrojellerin hazırlanması, karakterizasyonu ve çeşitli uygulamalarda kullanılması
Preparation and characterization of SiO2-containing nanocomposite hydrogels and their use in various applications
Yazar: FATMA ÖZGE GÖKMEN
Danışman: PROF. DR. NURSEL PEKEL BAYRAMGİL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Hidrojeller yapılarına büyük miktarlarda su alabilen üç boyutlu ağ yapılar olarak tanımlanırlar. Hidrojeller kendi başlarına çalışma alanı olarak araştırmacıların ilgisini çekmiş olsa da son zamanlarda "Nanokompozit Hidrojeller" konusu üzerine olan ilgi daha fazladır. Böylece hidrojellerin geleneksel sınırlarının çok üstüne geçilmiştir. 
Tez kapsamında yapılan çalışmada, doğal polimerler ve sentetik monomerler kullanılmış, serbest radikal polimerizasyon yöntemi ile monomerler polimerleştirilirken, nano SiO2 katkılı, çapraz bağlı film ve disk şeklinde nanokompozit hidrojeller üretilmiştir. Takviye malzemesi olarak kullanılan nano SiO2'ler hem orijinal hem de hidrofilik formlarda olup ticari olarak satın alınmışlardır. Sentetik nanokompozit hidrojeller sentezlenirken vinil pirrolidon, akrilik asit, metakrilamit türü monomerler biyouyumlu olmaları sebebiyle tercih edilmiştir. Doğal nanokompozit hidrojeller sentezlenirken ise selüloz türevleri [2-hidroksietil selüloz (2-HEC), hidroksipropil metil selüloz (HPMC), hidroksipropil selüloz (HPC)] kullanılmıştır. Seçilen malzemelerin tümü çevreye zararı olmayan ve insan vücudu ile uyum içinde çalışabilir olması gözönünde bulundurularak tercih edilmiştir. 
Çalışmanın sentez aşamasında hem sentetik hem doğal nanokompozit hidrojeller için deney koşulları aynı şekilde belirlenmiştir. Nano SiO2'nin, jeller içindeki davranışı belirlendikten sonra, doğada yaygın olarak bulunan, ticari maliyeti nano SiO2'ye göre daha ucuz olan volkanik kayaç türü Perlit, hidrojellere katkılanmıştır. İçeriğindeki yüksek SiO2 (~%75) ve diğer killere göre saflığının oldukça yüksek olması nedeni ile polimer-kil nanokompozitler saf SiO2 ile sentezlendikten sonra, perlit katkılanmış nanokompozit hidrojeller tez kapsamında çalışılmıştır. Bu durum bize saf nano SiO2'nin, nanokompozit hidrojeller içerisindeki davranışı hakkında yol göstermiş ve kil yapısında bulunan perlit, nanokompozit hidrojel davranışını açıklamamıza olanak tanımıştır.

Abstract:
Hydrogels are defined as three dimensional network structures capable of receiving large quantities of water into structures. Although hydrogels have attracted the attention of researchers as a field of study on their own, there has been more interest in "Nanocomposite Hydrogels" in recent years. Thus, the hydrogels exceeded the traditional boundaries.
In the study carried out within the scope of the thesis, natural polymers and synthetic monomers were used, nano SiO2 added, crosslinked film and disk shaped nanocomposite hydrogels were produced while the monomers were polymerized by free radical polymerization method. The nano SiO2 used as reinforcement material is in both original and hydrophilic forms and is commercially purchased. When synthetic based nanocomposite hydrogels syhtesized, the vinyl pyrrolidone, acrylic acid, and methacrylamide have been preferred because of their biocompatibility with as monomers. Also, when the synthesis of naturally occurring nanocomposite hydrogels, celluloses [2-hydroxyethyl cellulose (2-HEC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), hydroxypropyl cellulose (HPC)] were used. All of the selected materials have been chosen in consideration of the fact that they are harmless to the environment and can work in harmony with the human body.
The experimental conditions for both synthetic and natural nanocomposite hydrogels were determined in the same way during the synthesis of the study. After the behavior of nano SiO2 in jellies was determined, the volcanic rock type Perlite, which is common in nature and cheaper than the commercial cost of nano SiO2, is doped with nanocomposite hydrogels. The perlite design of the polymer / clay nanocomposite is due to the fact that its content is high SiO2 (~75%) and the impurity is rather high compared to other clays. This allowed us to compare the behavior of nanocomposite hydrogels relative to the purity of pure nano SiO2 in the clay structure.