Hidrofilik/hidrofobik dengesi değiştirilmiş fonksiyonel hidrojellerin organik çözücüler ve sulu çözeltilerdeki şişme davranışlarının incelenmesi
Investigation of swelling behavior of functional hydrogels with modified hydrophilic/hydrophobic balance in organic solvents and aqueous solutions
Yazar: AKIN ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. BİLGE ERDEM
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Modifikasyonun hidrojellerin fonksiyonel özelliklerine, dolayısıyla şişme davranışlarına etkilerini incelemek önemli araştırma konularındandır. Bu çalışmada poli(vinilimidazol) (pV) hidrojeli, farklı zincir uzunluğuna sahip alkil halojenürler ile imidazol azotları üzerinden kısmi olarak kuaternize edilmiş ve farklı hidrofilik/hidrofobik özelliklere sahip jel yapıları elde edilmiştir. Jellerin saf su, tuz çözeltileri ve farklı organik çözücülerdeki şişme davranışları incelenmiştir. Homopolimer pV, serbest radikal çözelti polimerizasyonu ile sulu ortamda sentezlenmiş, kuaternizasyon reaksiyonları ise etanol çözücüsünde reflaks koşullarında gerçekleştirilmiştir. Jeller spektroskopik (FTIR), mikroskobik (SEM-EDX) ve termal (TGA) yöntemler ile karakterize edilmiştir. Sulu ortamdaki şişme deneyleri ile şişme sürecinin pH'a ve iyonik şiddete bağlılığı araştırılmıştır. pV, pH 2 koşullarında en yüksek denge şişme oranına sahipken, pH'ın artması homopolimerin şişme kapasitesinin ciddi oranda düşmesine neden olmuştur. Buna karşın bazı kuaternize türevler, pH duyarlılıklarının azalmasından dolayı çalışılan tüm pH'larda yüksek denge şişme oranını korumuşlardır. Uzun alkil zinciri içeren modifiye jeller ise suda minimum seviyede şişerlerken özellikle etanol, dimetilsülfoksit, N,N-dimetilformamid ve diklorometan içerisinde önemli oranda şişme davranışı sergilemişlerdir. Bu noktada jelin fizikokimyasal özelliklerinin yanında çözücü polaritesi de etkili olmuştur.

Abstract:
Examining the effects of modification on the functional properties of hydrogels, and therefore on their swelling behavior, is an important research topic. In this study, poly(vinylimidazole) (pV) hydrogel was partially quaternized over imidazole nitrogens with alkyl halides with different chain lengths and gel structures with different hydrophilic/hydrophobic properties were obtained. The swelling behavior of the gels in distilled water, salt solutions and different organic solvents was investigated. Homopolymer pV was synthesized in aqueous medium by free radical solution polymerization, and quaternization reactions were carried out in ethanol solvent under riflux conditions. Gels were characterized by spectroscopic (FTIR), microscopic (SEM-EDX) and thermal (TGA) methods. The dependence of the swelling process on pH and ionic strength was investigated by swelling experiments in aqueous media. While pV had the highest equilibrium swelling rate under pH 2 conditions, the swelling capacity of the homopolymer decreased significantly with increasing pH. On the other hand, some quaternized gels maintained a high equilibrium swelling ratio at all pHs studied due to decreased pH sensitivity. While modified gels containing long alkyl chains swelled minimally in water, they exhibited significant swelling behavior especially in ethanol, dimethylsulphoxide, N,N-dimethylformamide ve dichloromethane. At this point, besides the physicochemical properties of the gel, the polarity of the solvent was also effective.