Fotobaşlatılmış polimerizasyon yöntemiyle hidrojellerin hazırlanması ve mekanik özelliklerinin saptanması
Preparation of hydrogels by using of photoinitiated polymerization methods and the investigation of their mechanical properties
Yazar: NURCAN KARACA
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzde, Fotobaşlatılmış polimerizasyon yöntemi giderek artan bir öneme sahip olmaktadır. Fotobaşlatılmış polimerizasyon yöntemi ile hidrojellerin sentezi üzerine yapılan çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Fotopolimerleşen sistemler , UV veya görünür ışınla aydınlatıldığında etkin radikalleri üretebilecek bir fotobaşlatıcının varlığına ihtiyaç duyarlar ve Polimerizasyonda kullanılan formülasyonların en önemli bileşenlerinden biri fotobaşlatıcılardır. Yüksek absorptiviteye sahip bir fotobaşlatıcı polimerizasyonu başlatan serbest radikalleri meydana getirirken, hidrojel sentezinde kullanılacak olan fotobaşlatıcıların aynı zamanda biyouyumluluğu, suda çözünürlüğü ve zehirleyici olmaması önem taşımaktadır.Bu çalışmada hidrojellerin hazırlanması fotopolimerizasyon tekniğiyle gerçekleştirildi ve fotobaşlatıcıların jelleşmedeki etkinlikleri incelendi. Faklı monomerlerin hidrojellerin su tutma kapasitelerine olan etkiside araştırıldı. Formülasyonlarda farklı konsantrasyonlarda polietilenglikol monoakrilat (PEGMA) ve çeşitli molekül ağırlıklarındaki polietilen glikol diakrilat (PEGDA), ile daha önce sentezlenen tiyokzanton türevi tek bileşenli fotobaşlatıcılar; (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-yloxy)-asetik asit (TXOCH2COOH), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-yloxy)-sodyum asetat (TXOCH2COO-Na+), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-ylsulfonyl)-asetik asit (TXSCH2COOH), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-ylsulfonyl)-sodyum asetat (TXSCH2COO-Na+) ve I. Tip ticari bir fotobaşlatıcı; 4-(2-hidroksietoksi)fenil-(2-hidroksi-2-propil) kullanıldı. Formülasyonlar civa lambası ile jelleşme sağlanıncaya kadar aydınlatıldı. Fotopolimerizasyon yöntemi ile hazırlanan hidrojellerin sulu ortamdaki şişme davranışları şişme kapasitelerinin çevresel koşullara göre değişimi( pH ve sıcaklık) araştırıldı. Ayrıca farklı molekül büyüklüklerine sahip diakrilatlar kullanılarak çapraz bağ oranındaki değişimin jelleşme sürelerine ve su tutma kapasitelerine olan etkisi incelendi. Hidrojellerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Jelleşmenin kinetiğini incelemek amacı ile Fotopolimerizasyon işlemi Foto-DSC ile gerçekleştirildi , faklı ışık yoğunluklarında gerçekleştirilen polimerizasyonların ısı akışı, hızı, monomerlerin dönüşüm yüzdesi saptanarak farklı formülasyonlaradki fotobaşlatıcıların etkinlikleri kıyaslanmaya çalışıldı.Bu çalışmada hazırlanan hidrojellerin su tutma kapasitelerinin oldukça yüksek olduğu bulundu ve pH artışı ile su tutma kapasitelerinde belirgin bir artış saptandı.Anahtar kelimeler: Hidrojeller, Fotopolimerizasyon, Fotobaşlatıcı, Foto-DSC, SEM

Abstract:
Photoinititated polymerization has been gaining interest in nowadays. The studies on the synthesis of hydrogels by using of photopolymerization technique has been increaded. In photopolymerized system, efficient polymerisation process requires the presence of a photoinitiator (PI), which is converted into reactive radicals upon exposure to a UV or visible light and photoinitiator is most important part of these formulations. Free radicals were created by PIs which can initiate polymerization to form crosslinked hydrogels. Furthermore PIs must have biocompatibility, solubility in water, and low toxity .In this study, the synthesis of hydrogels were achieved by the photopolymerization technique and the effect of photoinitiators on the photopolymerization was also investigated. The effects of monomer on the water uptake of hydrogels were determined .Different concentrations of polyethyleneglycol monoacrylate (PEGMA) and various molecular weights of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) with thioxanthone derivative photoinitiators synthesised previously; (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-yloxy)-acetic acid, (TXOCH2COOH), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-yloxy)-sodium acetate (TXOCH2COO-Na+), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-ylsulfonyl)-acetic acid (TXSCH2COOH), (9-oxo-9H-Thioxanthen-2-ylsulfonyl)-sodium acetate (TXSCH2COO-Na+) and a commercial type I. photoinitiator; 4-(2- hydroxide ethoxy)phenyl-(2- hydroxide -2-propile) were used for formulations to form hydrogel. Formulations were irradiated with medium mercury lamp until gellation occurs in air atmosphere.In the following step, the swelling behaviour of hydrogels were determined in aqueous and alkali media. The effect of different diacrylates on the gelation time and swelling behaviour of hydrogels were investigated. The surface morphology of hydrogels were obtained by Scanning Electrom Microscopy (SEM). To study the kinetics of hydrogels , Photo-DSC was employed. Various light intensities were used and heat flow of polymerization , rate of polymerization and converision percentages of monomer to polymer were calculated.In this work, the swelling percentages of hydrogels were found very high and the remarkable increase was determined at the pH: 13 value of medium.Key words: Hydrogels, Photopolymerisation, Photoinitiator, Photo-DSC, SEM