N-vinilkaprolaktam'ın değişik yöntemlerle polimerizasyonu
Polymerization of N-vinylcaprolactam with different methods
Yazar: HABİL UZUN
Danışman: PROF. DR. TONGUÇ ÖZDEMİR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; N-Vinilkaprolaktam (NVCL), farklı zaman periyotlarında UV-C ışınlanması ile polimerize edilmiştir. PNVCL jeller, başlatıcı olarak 1-hidroksisikloheksilfenilketon (Irgacure® 184) ve çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) kullanılarak sentezlenmiştir. Jellerin mekanik ve morfolojik özellikleri, FTIR (Fourier Dönüşümlü Infrared Spektroskopisi), SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) ve parçacık boyutu bakımından karakterizasyon teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir.
Sentezlenen polimerlerin mekanik özellikleri hakkında bilgi sahibi olmak için çekme ve eğme deneyi yapılmıştır. Çekme testinde ASTM D638 tip IV standartlarına göre hazırlanmış deney numuneleri 0.5 mm/dk hızla oda sıcaklığında tek bir eksende çekildi. Bu test sonucunda, jellerin yüzde uzaması ve elastik modülü belirlenmiştir. Üç nokta eğme testinde ise eğme kuvvetinin 5.7 MPa, elastisite modülünün 35 MPa olduğu bulunmuştur. Ayrıca, sentezlenen jellerin farklı sıcaklıklardaki ve oda sıcaklığındaki suda artan sürelerdeki su emilimi yüzdesi belirlenmiştir. Oda sıcaklığında zamanla orantılı olarak su emiliminin arttığı görülmüştür. Farklı sıcaklıklardaki su emilimi yüzdesi ise polimerin sahip olduğu alt kritik çözelti sıcaklığının (LCST) altında ve üstündeki sıcaklıklarda farklı şişme davranışı göstermiştir. 
En uygun jelleşme süresinin 70 dakika ve dönüşümün yaklaşık %70 olduğu belirlenmiştir. Diğer taraftan homopolimerin, çapraz bağlanmış jellerin boyutundan daha düşük parçacık boyutuna sahip olduğu görülmüştür. Parçacık boyutu analizi sonuçlarına göre, sentezlenen homopolimerlerin partikül boyutlarının 7.5 nm ve 50.8 nm arasında değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. SEM'de elde edilen görüntülerden tespit edilen partiküllerin de jellerin nano boyutta olduğunu destekler niteliktedir. DSC analizinde monomerin alt kritik çözelti sıcaklığının 38.7 °C olduğu bulunmuştur. Ayrıca, çapraz bağlı jellerin Tg değerinin yaklaşık olarak 62.6 °C olduğu görülmüştür.



Anahtar Kelimeler: N-vinilkaprolaktam, Katı hal UV-C polimerizasyon, Fotopolimerizasyon, Karakterizasyon

Abstract:
In this study, N-vinylcaprolactam (NVCL) was polymerized via UV- C irradiation at different time periods. PNVCL, gels were synthesized by using 1-hydroxycyclohexylphenylketone (Irgacure® 184) as the initiator and ethylene glycol dimethacrylate  (EGDMA) as cross-linker. Mechanical and morphological properties of the gels were characterized using characterization techniques in terms of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and particle size.
Tensile and 3-point bending tests were carried out to have determine the mechanical properties of the synthesized polymers. The test specimens prepared according to ASTM D638 type IV standards in the tensile test were pulled at a single axis with 0.5 mm/min speed and at room temperature. As a result of this test, the percent elongation and elasticity modulus of the polymer were determined. In the 3-point bending test, it was found that the bending force was 5.7 MPa and the elasticity modulus was 35 MPa. Furthermore, the percentages of water absorption at different temperatures and at different times (in room conditions) was determined for the synthesized gels. It was observed that the water absorption increased with time in room temperature. The percentage of water sorption at different temperatures showed different swelling behavior on and below the lower critical solution temperature (LCST) of the polymer. 
The optimum conversion time is 70 minutes and the conversion was found to be about 70%. On the other hand, homopolymer has been found to have a smaller particle size than the size of the cross-linked gels. According to particle size analysis, it has been determined that the particle sizes of the synthesized homopolymers varied between 7.5 nm and 50.8 nm. The particles detected from the images obtained at SEM also supportted that the jellies are in nano size. DSC analysis revealed that the lower critical solution temperature of the monomer was 38.7 °C. Besides, Tg value was found approximately 62.6 °C.

Keywords: N-vinylcaprolactam, Solid state UV-C polymerization, Fotopolymerization, Characterization.