İpeğin akrilat monomerlerle kopolimerizasyonu
Copolymerization of silk using acrylate monomers
Yazar: EMİN AKÇAY
Danışman: PROF. DR. YURDUN FIRAT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Akrilatlar = Acrylates ; Kopolimerleşme = Copolymerization ; İpek = Silk ; İpek fibroini = Silk fibroin

Özet:
Graft kopolimerizasyon yöntemi ipek, yün, nişasta gibi doğal polimerik materyallerin özelliklerini geliştirmek için kullanılan yöntemlerden biridir. Literatürde ipeğin özelliklerini geliştiren değişik yöntemlerin kullanıldığı çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada ipeğin kopolimerleri, akrilik asit (AA), metakrilik asit (MeA), etil akrilat (EA) ve 2-etilhekzil metakrilat (EHMA) ile farklı başlatıcı sistemleri kullanılarak sentezlenmiştir.İpeğin akrilik asit, metakrilik asit, etil akrilat ve 2-etilhekzil metakrila ile graft kopolimerizasyonu, seryum (IV) amonyum nitrat (SAN) başlatıcı sistemi kullanılarak geniş monomer konsantrasyonu aralığında farklı sıcaklıklarda gerçekleştirildi. Reaksiyonlarda çapraz bağlayıcı olarak N,Nl-metilen bis akrilamid (MBA) kullanıldı. Elde edilen kopolimerler saflaştırıldı ve fourier transform infrared spektrumu (FTIR), termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), X- ışını analizi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve temas açısı testi ile karakterize edildi. Graftlama parametreleri olarak monomer türü, monomer konsantrasyonu, sıcaklık ve başlatıcı sisteminin graftlama verimi üzerine etkileri incelendi.Başlatıcı sisteminin graftlama üzerine etkisini incelemek için, ipeğin akrilik asitle graft kopolimerizasyonu 4,4l ? Azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA) başlatıcı sistemi kullanılarak aynı monomer konsantrasyonu aralığında 60oC'de çalışılmıştır. SAN başlatıcı sisteminin, ACVA'dan daha yüksek bir graftlama yüzdesi verdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca ırgacure-184 başlatıcı sistemi kullanılarak UV ile ipek-akrilik asit kopolimerleri de elde edilmiştirKopolimerlerin termal kararlılıkları incelendiğinde, graftlanmış ipeğin, saf ipekten daha kararlı olduğu görülmüştür. SAN başlatıcı sisteminden elde edilen kopolimerlerin termal kararlılıklarının monomer konsantrasyonunun artması ile arttığı da gözlendi.Kopolimerlerin SEM görüntüleri incelenerek ipek liflerin SEM görüntüsü ile karşılaştırıldı ve ipeğin yüzeyinde kopolimerizasyon nedeniyle meydana gelen değişiklikler saptandı.Son olarak, elde edilen ürünlerin su tutma özellikleri de incelenmiştir. Su tutma kapasitesi deneyleri, destile su içinde gerçekleştirilmiştir. Graftlanmış ipeğin su tutma kapasitesinin saf ipekten daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Monomer konsantrasyonundaki artışın kopolimerlerin su tutma kapasitelerinde azalmaya neden olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Graft copolymerization is one of the widely used methods to improve the properties of natural polymeric materials such as silk, wool, starch. In the literature, there are many studies which make use of different methods to develop silk properties. In this study, copolymers of silk obtained from with acrylic acid (AA), methacrylicacid (MeA), ethyl acrylate (EA), and 2-ethylhexyl methacrylate (EHMA) by using different initiator systems.Graft copolymerizations of silk with acrylic acid, methacrylic acid, ethyl acrylate, and 2-ethylhexyl methacrylate were carried out by using ceric ammonium nitrate (CAN) as initiator along with a wide range of monomer concentrations at the different temperatures. N, N?- Methylenebisacrylamide (MBA) was used as crosslinker in the reactions. Copolymers obtained were purified and characterized by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermal Gravimetrical Analysis (TGA), and Scaning Electron Microscope (SEM), (XRD), contact angle. The effects of type of monomer, concentration of monomer, temperature, and initiator system as grafting parameters on graft yield were investigated.In order to investigate the effect of initiator system on graft yield, graft copolymerization of silk with acrylic acid was studied by using 4,4l-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) initiator system along with the same range of monomer concentrations at 60oC. It was observed that CAN initiator system gave a higher graft yield than ACVA. Also silk-acrylic acid copolymer has been obtained using Irgacure-184 photo initiator by UVWhen thermal stability of copolymers was investigated, it was seen that grafted silk was more stable than pure silk. It was also observed that thermal stability of copolymer obtained from CAN initiator system increased with increasing of monomer concentration.Finally, water retention properties of grafted products were also investigated. Water retention capacity experiments were carried out into distilled water. It was observed that water retention capacity of grafted silk was higher than that of pure silk. It was also found that increase in the monomer concentration caused a decrease in the water retention of copolymers.