Antrasen türevi fotobaşlatıcı sentezi ve çeşitli nanoparçacıkların fotokimyasal olarak hazırlanmasında etkinliğinin incelenmesi
Synthesis of anthracene derivative photoinitiators and investigation of effectiveness in photochemical preparation of various nanoparticles
Yazar: SALİHA MUTLU
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Fotopobaşlatılmış polimerizasyon, diş dolguları, yapıştırıcılar, baskı mürekkepleri gibi çeşitli malzemelerin kaplamalarında uygulama alanı bulması, aynı zamanda çevre dostu ve ekonomik bir yöntem olması son zamanlarda ilgiyi üzerine çekmiştir. Işık ile başlatılan polimerizasyon reaksiyonları için, ışık ile etkileşime geçen molekülün kimyasal yapısının, etkinliğinin ve toksisitesinin önemi oldukça büyüktür.
Fotobaşlatıcılar, ışığın absorplanmasıyla birlikte reaktif başlatıcı radikalleri üreten, fotopolimerizasyon tekniğinin en önemli bileşenleridir. Fotobaşlatıcılar, uygun formülasyonların çözünürlük ve fiziksel özelliklerinde önemli değişiklikler ile sonuçlanan kimyasal reaksiyonları başlatma veya katalize etme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle, ışığın fiziksel enerjisini reaktif ara ürünler biçiminde uygun kimyasal enerjiye dönüştürebilme özelliğine sahiptirler.
Antrasen ve türevleri çok yönlü fotokimyasal uygulamalar için önemli bileşiklerdir. Hem organik yapıları hem de hava ortamında ışık ile etkileşimi sonucu sahip olduğu değişimler onları fotopolimerizasyon reaksiyonları için vazgeçilmez bileşikler haline getirmiştir. Ayrıca fotokromik özellikleri onların elektronik, optik veya manyetik anahtarların tasarımında uygulama alanı bulmalarını sağlamıştır.
Metal nanoparçacık/polimer kompozitler gün geçtikçe önem kazanan bir konudur. Nanoparçacıkların sahip olduğu birçok özellik parçacıkların büyüklüğü ile ilgilidir. Bu nedenle nanopartiküller kompozit materyallere dâhil edilerek istenilen özellikte nanokompozit malzemeler oluşturmak mümkündür. Ancak kompozit malzemeler içinde, nanopartiküllerin her zaman monodispers dağılım göstermesi oldukça zordur.
Bu çalışmada, yeni bir fotobaşlatıcı olan Tiyokzanton-Antrasen-9-karboksilik asit (TX-ANCA) molekülü sentezlenerek çeşitli spektroskopik ve kromotografik yöntemlerle karakterize edildi. Molekülün farklı dalga boylarındaki ışık karşısında göstermiş olduğu değişim incelendi. TX-ANCA fotobaşlatıcısının hava ve azot atmosferinde polimerizasyon yeteneği araştrırıldı. Antrasen türevlerinin birçoğunun dimerizasyona uğradığı bilindiğinden TX-ANCA'nın iki farklı dalga boyunda fotodimerizasyon reaksiyonu gerçekleştirildi. Bunun yanısıra Au, Ag ve MnO nanoparçacıkların, in-situ olarak hem çözelti içerisinde hem de polimer matriks içinde hazırlamak için TX-ANCA kullanıldı. TX-ANCA'nın reaktif başlatıcı radikalleri üretebilmesi için oksijene ihtiyaç duyması sebebiyle, nanoparçacıkların hazırlanmasında deneyler hava ortamında gerçekleştirilerek Au, Ag ve MnO nanoparçacıklar hazırlandı ve bu işlem sürecinde TX-ANCA'nın etkin fotoindirgeme davranışı sergilediği bulundu.

Abstract:
Photoinitiated polymerization has recently attracted interest to the fact that it finds application areas in the coating of various materials such as dental fillers, adhesives, printing inks, and is also an environmentally friendly and economical method. For light-initiated polymerization reactions, the chemical structure, activity and toxicity of the molecule that interacts with the light is of great importance.
The photoinitiators are the most important components of the photopolymerization technique, which produces reactive initiator radicals with the absorption of light. These are capable of initiating or catalyzing chemical reactions that result in significant changes in the solubility and physical properties of suitable formulations. Hence, the photoinitiator is a compound that can transform the physical energy of light into suitable chemical energy in the form of reactive intermediates.
Anthracene and its derivatives are important compounds for multi-directional photochemical applications. Both organic structures and changes in the air environment as a result of its interaction with light have made them indispensable compounds for photopolymerization reactions. In addition, their photochromic properties have enabled them to find applications in the design of electronic, optical or magnetic switch.
Metal nanoparticle/polymer composites are a matter of increasing importance. Many properties of nanoparticles are related to the size of particles. For this reason, it is possible to form nanocomposite materials with desired properties by incorporating nanoparticles into composite materials. However, in composite materials, the display always monodisperse distribution of the nanoparticles is very difficult.
In this study, a novel photoinitiator Thioxantephon-Anthracene-9-carboxylic acid (TX-ANCA) molecule was synthesized and characterized by various spectroscopic and chromatographic methods. The change of the molecule in light of different wavelengths was examined. The polymerization ability of TX-ANCA photoinitiator in air and nitrogen atmosphere was investigated. The photodimerization reaction of two different wavelengths of TX-ANCA was carried out because it was known that most of the anthracene derivatives were dimerized. TX-ANCA was also used for preparation of Au, Ag and MnO Nps either in solution or in polymer matrix. Since the TX-ANCA needed oxygen to produce reactive initiator radicals, the experiments were completed in the air environment in the in-situ preparation of nanoparticles. It was found TX-ANCA played extremely efficient role as a photoreducing agent for preparation of Au, Ag and MnO Nps.