pH'a duyarlı kitosan jellerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of pH -sensitive chitosan gels
Yazar: GÖKÇEN YENİCİ
Danışman: PROF. DR. GÜLTEN GÜRDAĞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dielektrik sabiti = Dielectric constant ; Dielektrik ölçümler = Dielectric measurements ; Dielektrik özellikler = Dielectric properties ; Kitosan = Chitosan ; Şişme davranışı = Swelling behavior ; Şişme özellikleri = Swelling properties

Özet:
Bu çalışmada, kitosan (CS) doğal polimeri ve N,N-dimetilaminoetil metakrilat (DME) monomerinden, oda sıcaklığında CS-DME yarı-IPN jel filmleri hazırlanmıştır. CS-DME yarı-IPN jel filmleri, CS'ın % 2 (v/v)'lik asetik asitteki % 1 (w/v)'lik çözeltisindeki 0.06, 0.12, 0.18 ve 0.21 M konsantrasyonlarındaki DME monomerinin, N,N'-metilenbisakrilamid (NMBA) çapraz bağlayıcısı, amonyum persülfat (APS) başlatıcısı, N,N,N',N'-tetrametiletilendiamin (TE) hızlandırıcısı varlığında polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. NMBA çapraz bağlayıcısı ve APS başlatıcısı, DME monomerinin sırasıyla molce % 1'i ve %3'ü miktarında kullanılırken, hızlandırıcı TEMED, başlatıcı APS ile eşit ağırlıkta kullanılmıştır.CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin, destile su ve sabit iyonik şiddetteki (I= 0.08 M) değişik pH değerlerine (pH=2.2, 4.1, 7.0 ve 10.0) sahip tampon çözeltiler içinde, 25oC' daki şişme denge değerleri (Q) belirlenerek, CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin şişme davranışının pH'a bağlılığı ve DME konsantrasyonunun şişme denge değerleri üzerine etkisi incelenmiştir. CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin yapısal, morfolojik ve termal karakterizasyonu; FTIR, XRD ve DSC yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin dielektrik özellikleri, dielektrik sabiti ( ? '), dielektrik kayıp ( ? ''), elektrik modülünün gerçel (M') ve sanal kısımları (M'') değerlerinin belirlenmesi ile aydınlatılmıştır.CS-DME yarı-IPN jel filmlerinde, beslemedeki DME konsantrasyonunun artması ile destile sudaki şişme denge değerlerinin arttığı gözlenmiştir. pH'a bağlı şişme davranışının incelenmesinde, maksimum şişmenin pH'ı 2.2 olan tampon çözeltide gözlendiği, pH'ın 4.1'e artması ile şişme denge değerlerinin azaldığı, pH=4.1'deki şişme denge değerlerinin pH=7 ve 10'daki değerlerle hemen hemen aynı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca tampon çözeltiler içindeki şişme denge değerlerinin DME konsantrasyonundan bağımsız olduğu da belirlenmiştir. CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin hem dielektrik sabiti hem de dielektrik kayıp değerlerinin frekansın artması ile azaldığı görülmüştür. CS-DME yarı-IPN jel filmlerinin dielektrik sabiti ve dielektrik kaybı CS filminkinden daha yüksek olarak bulunduğundan, yarı IPN yapıda CS gibi katyonik bir polimer olan DME homopolimerinin varlığının elektrik depolama yeteneneğini arttırdığı sonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Kitosan, N,N-dimetilaminoetil metakrilat, hidrojel, yarı IPN, şişme, dielektrik özellik.

Abstract:
In this study, CS-DME semi-IPN gel films have been synthesized from chitosan (CS) natural polymer and N,N-dimethylaminoethyl methacrylate (DME) monomer at room temperature. The semi-IPN gel films were prepared by the polymerization of DME monomer at 0.06, 0.12, 0,18 ve 0.21 M concentrations in the 1 w/v % solution of CS in 2 v/v % aqueous acetic acid solution in the presence of N,N?-methylenebisacrylamide (NMBA) as crosslinker, ammonium persulfate (APS) as initiator, and N,N,N?,N?-tetramethylethylenediamine (TE) of APS as accelerator. While NMBA and APS were used in the amounts of 1 mol % and 3 mol % of DME monomer content in the feed, resepectively, TE was used in the equal weight of APS.pH-dependent swelling behavior of CS-DME semi-IPN gel films and the effects of DME concentration on the equilibrium swelling values (Q) have been investigated by determining their Q values in both distilled water and buffer solutions with various pH's such as 2.2, 4.1, 7.0 and 10.0 at constant ionic strength (I= 0.08 M) at 25oC. The structural, morphological and thermal characterization of CS-DME semi-IPN gel films have been performed by FTIR, XRD and DSC methods. Dielectric characterization of CS-DME semi-IPN gel films was also performed by determining their dielectic permittivity ( ? '), dielectic loss ( ? ''), and the real (M') and imaginary (M'') parts of electric modulus.It has been found that the Q values of CS-DME semi-IPN gel films in distilled water increased with the increase in the concentrations of DME monomer in feed. In the investigation of the dependency of swelling on pH, it was observed that maximum amount of swelling took place in the buffer solution with pH = 2.2, and the Q values decreased with the increase in solution pH to 4.1. In addition, the Q values at pH = 4.1 were found to be nearly the same with those at pH = 7 and 10, and Q values in buffer solutions were independent on the concentration of DME in feed. It was observed that both the dielectric constant (dielectric permittivity) and the dielectric loss values decreased with the increase in frequency. It was concluded that the presence of DME homopolymer, which is a cationic polymer like CS, increased the electric-storage ability of semi IPN gel film since the values of dielectric constant and dielectric loss of CS-DME gel films were found to be higher than those of CS film.Keywords: Chitosan, N,N-dimethylaminoethyl methacrylate, hydrogel, semi-IPN, swelling, dielectric property.