Termal duyarlı polimerlerin davranışlarına uç grupların ve çeşitli polimerik blokların etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the end groups and various polymeric blocks on the behaviour of thermal sensitive polymers
Yazar: SERZEN İLBOĞA
Danışman: PROF. DR. MEHMET COŞKUN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada 2-hidroksietil 2-klorpropiyonat, glisidil 2-klorpropiyonat başlatıcıları kullanılarak  atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) yöntemiyle hidroksil ve epoksit uçlu poli(N-izopropilakrilamit) (NIPA) polimerleri sentezlendi. Daha sonra epoksit uçlu polimerde uç grup tris(hidroksimetil)aminomethan (TRİZMA) ile reaksiyona sokularak molekül ucunda daha çok hidroksil grubu içeren PNIPA' e dönüştürüldü. 2-hidroksietil uçlu PNIPA polimerleri makrobaşlatıcı olarak kullanılıp ATRP yöntemiyle etil metakrilat (EMA), N,N-dimetilakrilamit (DMA) ve 2-hidroksi-propil metakrilat (HPMA) monomerleriyle diblok kopolimerler sentezlendi. PNIPA-b-PHPMA kopolimeri ε-kaprolaktonun halka açılması polimerizasyonuyla graft kopolimere (PNIPA-b-PHPMA-g-PCL) dönüştürüldü. Ayrıca PNIPA-b-PDMA diblok kopolimeri makrobaşlatıcı olarak kullanılıp ATRP yöntemiyle EMA ve benzilmetakrilat (BMA) monomerleriyle iki adet ABC tipinde triblok kopolimer sentezlendi.
	Çalışmanın diğer bir kısmında, ana zincirde hidrofilik birimlerle birbirinden ayrılmış çok bloklu PNIPA kopolimerleri serbest radikal polimerizasyonuyla sentezlendi. Bu amaçla yüksek oranda NIPA monomerleriyle daha düşük ve farklı oranlarda (% 20, 10, 5) 2-akrilamido-2-metil-1-propan sülfonik asit (AMPS), N-[3(dimetilaminopropil)]metakrilamit (DMAPMA), vinilbenziltrimetilamonyum klorür (VBC) ve N-[Tris(hidroksimetil)metil]akrilamit (THMMA) monomerleriyle kopolimerler sentezlendi. Ayrıca PNIPA-co-PTHMMA kopolimeri glisidol ile halka açılması polimerizasyonuyla graftlaştırıldı.
	Sentezlenen bütün polimerlerin yapısal karakterizasyonu FT-IR, 1H ve 13C-NMR teknikleri ile yapıldı. Polimerlerin termal davranışları DSC ve TGA ile incelendi ve sonuçlar birbiriyle karşılaştırıldı. Polimerlerin dielektrik davranışları sıcaklık ve frekansın bir fonksiyonu olarak incelendi ve yapılarıyla ilişkilendirildi.
	Farklı uç gruplara sahip PNIPA homopolimerleri (monohidroksil uçlu, epoksit uçlu, üç hidroksil uçlu), bütün diblok, triblok ve çok bloklu kopolimerlerin düşük kritik çözelti sıcaklığı ( Lower critical solution temperature, LCST) değerleri türbidimetre, UV-görünür bölge spektrofotometresi ve viskozimetre ile ayrı ayrı tayin edildi. Polimerdeki LCST değerlerindeki farklılıklar polimer yapısıyla ilişkilendirilerek tartışıldı.

Abstract:
In this study poly(N-isopropylacrylamide) (NIPA) polymers ended hyroxyl and epoxide were synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP) method using 2-hydroxyethyl 2-chloropropionate and glycidyl 2-chloropropionate as the initiators. End group in epoxide terminated polymer was reacted with tris(hydroxymethyl) aminomethane (TRİZMA) so the end group of polymer was gained highly hydrophilic property. Diblock copolymers were synthesized with ethyl methacrylate (EMA), N,N-dimethylacrylamide (DMA) and 2-hydroxy-propyl methacrylate (HPMA) monomers by ATRP method using 2-hydroxyethyl terminated PNIPA polymer as macroinitiator. PNIPA-b-PHPMA-g-PCL graft copolymer was synthesized with PNIPA-b-PHPMA by ring opening polymerization of ε-caprolactone. In addition, two type ABC triblock copolymer were synthesized with EMA and benzylmethacrylate (BMA) monomers with PNIPA-b-PDMA diblock copolymer as macroinitiator by ATRP method.
	In another part of the study, multiblock PNIPA copolymers were synthesized by free radical polymerization method. For this purpose copolymers were synthesized with highly ratio of NIPA monomer and lower and different ratio (% 20, 10, 5) of 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid (AMPS), N-[3(dimethylaminopropyl)]methacrylamide (DMAPMA), vinylbenzyltrimethylammonium chloride (VBC) and N-[tris(hydroxymethyl)methyl] acrylamide (THMMA) monomers. In addition, graft copolymer of P(NIPA-co-THMMA) was synthesized by ring-opening polymerization of glycidol.
	Structural characterization of the polymers was performed with FT-IR, 1H and 13C-NMR techniques. The thermal behavior of the polymers was examined by DSC and TGA, and the results were compared with each other. Dielectric behavior of polymers was investigated as a function of temperature and frequency and associated with their structures.
	LCST of end-functionalized PNIPA homopolymers (mono- hydroxyl-terminated, epoxide- hydroxyl-terminated, three hydroxyl-terminated), all the diblock, triblock, and multiblock copolymers were determined by turbidimeter, UV-visible spectrophotometer and viscosimetry. Differences in LCST values of polymers were associated with their structures and discussed.