Seluloz ve dekstranın akrilatlarda kopolimerizasyonu
Copolymerization of cellulose and dextran with acrylates
Yazar: SUZAN ABDURRAHMANOĞLU
Danışman: PROF. DR. YURDUN FIRAT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Doktora, 2005
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Selüloz ve dekstran üzerinde literatürde çok sayıda ve farklı yönlerdekopolimerizasyon çalışmaları bulunmaktadır. Bu çalışma, selüloz ve dekstranlayapılan iki bölümden oluşmaktadır Birinci bölüm, Î±-selülozun etil akrilatla tekbaşlatıcı sistemi ile farklı monomer konsantrasyonlarında, glisidil metakrilatla isefarklı başlatıcı sistemleri ve farklı monomer konsantrasyonlarında yapılankopolimerizasyon deneylerinden oluşmaktadır.Î±-selülozun etil akrilatla graft kopolimerizasyonu, seryum(IV) başlatıcı sistemiile gerçekleştirildi. Monomer konsantrasyonu [0.25-2.5M] aralığında değiştirildi.FTIR ile karakterize edilen kopolimerlerin graftlama parametreleri hesaplanarak,monomer konsantrasyonunun graftlama parametreleri üzerine etkisi incelendi.Kopolimerlerin termal analizleri yapılarak Î±-selülozun termal özellikleri ilekarşılaştırıldı. Kopolimerizasyonla Î±-selülozun termal dayanıklılığının graft verimiarttıkça, arttığı gözlendi. Ayrıca kopolimerlerin taramalı elektron mikroskobu (SEM)görüntüleri alınarak kopolimerizasyonla Î±-selülozun yüzeyinde meydana gelendeğişiklikler tespit edildi.Î±-selülozun önce glisidil metakrilatla kopolimerizasyonu farklı başlatıcısistemlerinde sabit monomer konsantrasyonu (1M) ile yapıldı. Başlatıcı sistemiolarak azobis(siyanovalerikasit) ve seryum(IV)amonyum nitrat kullanıldı.Seryum(IV) tek başına, asitli ve bazlı ortamda olmak üzere üç değişik şekildekullanıldı.. Elde edilen kopolimerler FTIR ile karakterize edildi. Spektrumlarda,monomerde bulunan C=C çift bağı ve epoksi grubunun farklı başlatıcı sistemlerindenasıl değiştiği saptandı. Kopolimerlerin graftlanma parametreleri hesaplandığında enyüksek graft veriminin seryum(IV) le (tek başına) yapılan reaksiyonlarda eldeedildiği belirlendi. Farklı başlatıcı sistemlerinde hazırlanan kopolimerlerin termalanalizinde ise C=C çift bağı içerenlerin termal dayanıklılığının daha düşük olduğugözlendi. Termal dayanıklılığı en yüksek kopolimer ise azobis(siyanovalerikasit)lesentezlenen kopolimer olarak tespit edildi. Ayrıca SEM görüntülerindekopolimerizasyonla Î±-selülozun yapısının tamamen değiştiği gözlendi.Tezin ikinci bölümünde, dekstranın 2-etilhekzil metakrilatla ve akrilamid ilekopolimerizasyonları yapıldı. Farklı reaksiyon şartlarında, farklı özelliklerde ürünlerelde edildi.Amfifilik (zincirin bir kısmı hidrofilik, bir kısmı da hidrofobik) yapıda bir ürünelde etmek amacıyla dekstran 2-etilhekzil metakrilat kopolimerleri bazik ortamda(trietilamin) seryum(IV) başlatıcı sistemi ile çapraz bağlayıcı olarak etilen glikoldimetakrilat kullanılarak sentezlendi. Reaksiyonlarda farklı molekül ağırlıklarındakidekstranlar kullanılarak molekül ağırlığın değişmesinin kopolimerlerin özelliklerineetkisi incelendi. Kopolimerlerin termal analizi yapıldı ve dekstranın termal özellikleriile karşılaştırıldığında dekstranın termal dayanıklılığının kopolimerizasyonla arttığıgözlendi. Ayrıca kopolimerlerin SEM görüntüleri de alınarak dekstranın yüzeyindekideğişiklikler saptandı.Dekstran-akrilamid jelleri, başlatıcı olarak azobis(siyanovalerikasit), çaprazbağlayıcı olarak da N-metilenbisakrilamid kullanılarak sentezlendi. Elde edilenürünlerin FTIR spektrumları alındı. Jeller, farklı monomer konsantrasyonlarında veçapraz bağlayıcı miktarlarında sentezlenerek, bu parametrelerin şişme davranışına veelastik özelliklerine etkisi incelendi. Monomer konsantrasyonu arttıkça çapraz bağoranı düşmesine rağmen şişme miktarının azaldığı gözlendi. Aynı monomerkonsantrasyonunda çapraz bağ miktarı düştükçe elastik modülün düştüğü ve şişmemiktarının arttığı tespit edildi. Ayrıca dekstran-akrilamid ve akrilamid jellerinin SEMgörüntüleri alınarak farklılıklar tespit edildi.Temmuz 2005 Suzan Abdurrahmanoğlu

Abstract:
In the literature, there are many different studies made by cellulose and dextran.This study consists of two different parts. First part involved, graft copolymerizationof Î±-cellulose with ethyl acrylate, using single initiator system, and with glycidylmethacrylate using different initiator systems.Graft copolymerization of Î±-cellulose with ethyl acrylate were made usingcerium(IV) as initiator. Monomer concentration was varied in the range of [0.25-2.5M]. Copolymers were characterized by FTIR. Grafting parameters werecalculated and effect of monomer concentration on the grafting parameters wasdetermined. Thermal analyses of copolymers were made and results were comparedwith thermal properties of Î±-cellulose. It was observed that after copolymerizationthermal stability of Î±-cellulose was increased with increasing grafting efficiency.Changes occurred on the structure of Î±-cellulose were determined by SEMinvestigation.Graft copolymerization of Î±-cellulose with glycidyl methacrylate was carriedout, using different initiator systems at constant monomer concentration (1M).ACVA, and cerium(IV) (used with acid, with basis and alone) were used as initiator.Copolymers were characterized by FTIR. In spectrums of copolymers, it wasobserved changes of C=C double bond and epoxy group (came from monomer)after grafting. According to calculated grafting parameters, it was found thatcerium(IV) (alone) is the most efficient system. Thermal investigation of copolymerswere made by using TG and DSC instruments and results showed that copolymerprepared by using ACVA as initiator, is the most stable (thermally) than the others.C=C double bonds in the structure of copolymers decreased the thermal stability.SEM photographs showed that structure of Î±-cellulose completely changed aftercopolymerization.In the second part of thesis, dextran-2-ethylhexyl methacrylate and dextran-acrylamide copolymers were prepared at different reaction conditions.Dextran-2-ethylhexyl methacrylate copolymers were prepared using cerium(IV)(in basic medium) as initiator, to obtain an amphiphilic product. EGDMA was usedas crosslinking agent in the reaction. Copolymers were characterized by FTIR. Effectof molecular weight of dextran on the properties of copolymers was investigated byusing different molecular weight of dextrans in reactions. Thermal properties ofcopolymers were determined and compared with those of dextran. It was found thatthermal stability of dextran improved after copolymerization. It was observed fromSEM photographs that there is a clear distinction between the structures ofcopolymers and dextran.Dextran-acrylamide gels were synthesized using ACVA as initiator and MBA ascrosslinker. FTIR spectrums of gels were taken. Gel experiments were carried out atdifferent monomer and crosslinker concentrations and effect of this parameter on theswelling and elastic properties of gel were investigated. Although amount ofcrosslinker was decreased as increasing of monomer concentration, amount ofswelling were decreased. At the same monomer concentration, elastic moduli andamount of swelling were decreased while amount of crosslinker was decreased.Distinction between the structure of acrylamide and dextran -acrylamide gels weredetermined by SEM investigation.July 2005 Suzan Abdurrahmanoğlu