Nişastanın radikal graft kopolimerizasyonu
Radical graft copolymerization of starch
Yazar: TUBA TİRİŞOĞLU DEMİR
Danışman: PROF. DR. YURDUN FIRAT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
ÖZETN ŞASTANIN RAD KAL GRAFT KOPOL MER ZASYONUGraft kopolimerizasyon yöntemi özellikle nişasta gibi doğal polimerlerinmateryallerin özelliklerini geliştirmek için kullanılan yöntemlerden biridir. Literatürde denişastanın özelliklerini geliştirerek kullanım alanlarını genişletmeye katkıda bulunacak farklıyöntemlerin kullanıldığı çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında nişastanınçeşitli monomerlerle ve farklı başlatıcı sistemleri kullanılarak kopolimerleri sentezlenmiştir.Nişastanın etil akrilatla graft kopolimerizasyonu, seryum (IV) amonyum nitrat(SAN) başlatıcı sistemi kulanılarak geniş monomer konsantrasyonu aralığındagerçekleştirildi. Reaksiyonlarda çapraz bağlayıcı olarak N,Nl- Metilen bis akrilamid (MBA)kullanıldı. Elde edilen kopolimerler saflaştırılarak graftlanma parametresi hesaplandı ve FTIRile karakterize edildi. Kopolimerler termal olarak da incelendi ve SAN başlatıcı sistemikullanılarak elde edilen kopolimerlerde monomer konsantrasyonunun artması ile termalkararlılığın arttığı gözlendi. Kopolimerizasyona başlatıcı sisteminin etkisini incelemek içineşit etil akrilat konsantrasyonunda SAN ve 4,4l-Azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA)başlatıcı sistemleri kullanılarak elde edilen kopolimerler karşılaştırıldığında SAN'ınkullanıldığı deneylerde daha yüksek graftlanma verimi elde edildiği ve bu kopolimerin termalolarak daha az kararlı olduğu gözlendi. Kopolimerlerin SEM görüntüleri incelenereknişastanın SEM görüntüsü ile karşılaştırıldı ve nişastanın yüzeyinde kopolimerizasyonlameydana gelen değişiklikler saptandı.Nişasta-glisidil metakrilat kopolimerleri de iki farklı başlatıcı sistemi SAN ve ACVAkullanılarak elde edildi. Reaksiyonlarda çapraz bağlayıcı olarak MBA kullanıldı.Kopolimerler FTIR, TGA, DSC ve SEM ile karakterize edildi. SAN başlatıcısı ile elde edilenkopolimerlerlerde monomer konsantrasyonunun artması ile termal kararlılığın arttığıgözlendi. Eşit konsantrasyonda monomer ile SAN ve ACVA başlatıcı sistemleri kullanılarakelde edilen nişasta-glisidil metakrilat kopolimerleri de termal açıdan karşılaştırıldığında SANbaşlatıcı sistemi ile elde edilen kopolimerin daha dayanıklı olduğu tespit edildi.Nişastanın 2-etilhekzil metakrilat kopolimerleri seryum (IV) amonyum nitrat başlatıcısistemi kullanılarak elde edildi. Monomer kosantrasyonunun artması ile graftlanma verimininve termal dayanıklılığın arttığı gözlendi. Kopolimerler FTIR ve SEM ile karakterize edildi.Nişasta-akrilik asit kopolimerleri de başlatıcı olarak SAN ve çapraz bağlayıcı olarakMBA kullanılarak elde edildi. Elde edilen kopolimerler saflaştırıldıktan sonra graftlanmaparametreleri hesaplandı. Kopolimerler FTIR ve SEM ile karakterize edildi. Kopolimerlerintermal analizi sonucunda yüksek monomer konsantrasyonunda termal olarak daha dayanıklıkopolimerler elde edildiği bulundu.Tez çalışmasının diğer bir bölümünde başlatıcı olarak ACVA, çapraz bağlayıcı olarakda MBA kullanılarak nişasta-akrilamid jellerinin sentezi yapıldı. Jeller farklı reaksiyonsürelerinde ve farklı monomer ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonlarında sentezlendi. Çaprazbağlayıcı oranının azalması ile jellerin ağırlıkça şişme oranlarının arttığı ve elastik modüldeğerlerinin düştüğü tespit edildi. Jellerdeki monomer konsantrasyonunun artması ile yineağırlıkça şişme miktarlarının arttığı saptandı. Şişme dengesine ulaşmış jellerin elastikmodüllerinin sentez sonrası jellerden daha düşük çıktığı bulundu.Nisan 2006 Tuba T R ŞOĞLU DEM R

Abstract:
ABSTRACTRADICAL GRAFT COPOLYMERIZATION OFSTARCHGraft copolymerization is one of the widely used methods to improve the properties ofnatural polymers such as starch. In this study, starch copolymers were synthesized by usingdifferent monomers and initiator systems. All copolymers were characterized by FTIR, TG,DSC and SEM instruments.Grafting of starch with ethyl acrylate (EA) were carried out by using Cericlammonium nitrate (SAN) as initiator and N,N Methylene bis acrylamide (MBA) ascrosslinker. Monomer concentration was changed in a wide range in these experiments.Grafting parameters of copolymers were calculated. It was observed that thermal stability ofcopolymers increased with increasing monomer concentration. Effect of initiator system onthe copolymerization was investigated by using 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA)and SAN. Copolymers synthesized at the same monomer concentration were comparedaccording to grafting parameter, SAN found more efficient than ACVA. However,copolymers synthesized by ACVA are more stable (thermally) than those of prepared bySAN. SEM micrographs of starch and it?s copolymers were compared.Starch and glycidyl methacrylate (GMA) copolymers were synthesized by using SANand ACVA as initiators. MBA was used as crosslinker in the reactions. Thermal stability ofcopolymers, prepared by SAN, increased with increasing monomer concentration.Copolymers, synthesized by SAN, are more stable (thermally) than those of synthesized byACVA.Copolymerization of starch with 2- ethylhexyl methacrylate (EHMA) and acrylic acid(AA) were made by using SAN as initiator. It was observed that thermal stability ofcopolymers increased (for both monomers) as the monomer concentration increased.In the second part of thesis, starch-acrylamide gels were synthesized by using ACVAas initiator and MBA as crosslinker. Effects of monomer and crosslinker concentration andreaction period were investigated. It was found that as the crosslinker concentrationdecreased, swelling degree was increased and elastic modulus of gels decreased. Moreover,swelling degree of gels increased with increasing monomer concentration.