Anhidrit içeren polimer/halloysit nanotüplerin (P/HNT) tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
Design, synthesis and characterization of anhydride containing polymer/halloysite nanotubes (P/HNT)
Yazar: KÜBRA AYDIN
Danışman: PROF. DR. HATİCE KAPLAN CAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Nanoteknoloji alanında, polimer nanokompozitlerin tasarımı, sentezlenmesi ve uygulamaları büyük önem taşımaktadır. Polimer nanokompozitler; polimer matrisi içinde, nanometrik boyutta organik ve/veya inorganik dolgu malzemelerinin dağılması ile oluşan, yüksek yüzey aktivitesi, geniş yüzey alanı, üstün termal ve mekanik dayanımı olan eşsiz özelliklere sahip malzemelerdir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda; özellikle ilaç taşınımı konusunda, kemik implantında ve vücut içinde dolgu malzemesi olarak kullanılabilecek biyouyumlu ve çevre dostu malzemelerin tercih edildiği görülmektedir. Polimer nanokompozit malzeme hazırlanırken klasik nano katkılı malzemelerin yerine en az bir nano boyutta inorganik katkılı malzemeler kullanılmaktadır. Polimer-kil nanokompozitlerin tüm bu ihtiyaçları karşılayabilecek ve eksiklikleri giderebilecek ideal malzemeler olduğu düşünülmektedir. Polimer-kil nanokompozitlerinin hazırlanması için kullanılan killerden biri halloysit nanotüptür (HNT). Halloysit, kaolin grubuna ait, nanotüp şeklinde doğada bulunan kimyasal yapısı Al2[Si2O5(OH)4].2H2O şeklinde olan, dış yüzeyinde silika iç yüzeyinde alümina tabakası bulunan iki katmanlı tabakalardan oluşan kristalin bir kil mineralidir. Yeşil malzeme olarak geçen ve üzerine çalışmalar yürütülen halloysit nanotüpün ve halloysit nanotüp katkılı kompozit malzemelerin yeşil kimya alanına önemli kazanımları olacağı düşünülmektedir. 
Bu tez kapsamında; diş veya kemik dolgu malzemesi olarak kullanılabilecek biyouyumlu ve çevre dostu özelliklere sahip, potansiyel malzeme olarak poli(maleik anhidrit-ard-vinil asetat)/halloysit nanotüplerinin (P/HNT) tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu amaçlanmaktadır. Bu hedef doğrultusunda fonksiyonel polimerik yapıların sentezinde monomer sistemlerinin elektron alıcı (A)-verici (D) özelliklerinin rol oynadığı yük transfer kompleksleri (CTC's) oluşumu üzerinden gerçekleşen kompleks radikal kopolimerizasyonu yöntemi ile poli(maleik anhidrit-ard-vinil asetat) kopolimeri (1:1) sentezlenmiştir ve karakterizasyonu yapılmıştır. Polimerik nanotüp; poli(maleik anhidrit-ard-vinil asetat)/halloysit nanotüpleri (P/HNT) ise yük transferi (CTC) üzerinden gerçekleşen in situ çözelti kompleks radikal kopolimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Kopolimer ve hazırlanan polimer/kil nanotüp malzemelerin yapısal özelliklerinin aydınlatılmasında; spektroskopik yöntemler, sırasıyla Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi Spektrometresi, Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi ve X-Işını Kırınım Yöntemi (ATR-FTIR, NMR (1H ve 13C) ve XRD),  termal yöntemler; Diferansiyel Taramalı Kalorimetre ve Termogravimetrik Analiz (DSC ve TGA), Dinamik Mekanik Analiz (DMA), adsorpsiyon yöntemi olan Brunauer, Emmett ve Teller (BET) ve görüntüleme yöntemi, Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ve malzemenin yüzeyleri hakkında kimyasal bilgi edinmek için yüzey analiz tekniği olan X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) tekniği kullanılmış ve sentezlenen dolgu malzemesinin diş eti hücrelerine uyumluluğunu belirlemek ve hücre canlılığını kontrol etmek için hücre deneyi çalışmaları yapılmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Polimer Nanokompozitler, Polimer/Halloysit Nanotüp (P/HNT), Yük Transfer Kompleksleri (CTC), Poli(maleik anhidrit-ard-vinil asetat).

Abstract:
Design, synthesis and application of polymer nanocomposite are important in the nanotechnology. Polymer nanocomposites made with organic and/or inorganic fillers which have nanosize in the polymer matrix and they are materials with unique properties which high surface activity, large surface area, superior thermal and mechanical strength. In recent years, especially; drug delivery, bone implant or as fill material in the body can be used preferable biocompatible and environmentally friendly materials. Therefore, biocompatible polymeric nanocomposite material is used instead of conventional nano additive material. Polymer-clay nanocomposites that can satisfy all these demands are considered to be ideal materials. Halloysite nanotubes (HNT) are one of the used clay for the preparation of polymer-clay nanocomposites. Halloysite, in kaolin group, have an ideal formula Al2[Si2O5(OH)4].2H2O, that is commonly tubular form and composed of two-layered sheet with inner sheet alumina layer and outer sheet silica layer. HNT is green material and it is thought that halloysite nanotube and  composite materials containing halloysite nanotube will gain even more importance in the field of green chemistry.
This objective of this study is to design, synthesize and characterize biocompatible poly(maleic anhydride-alt-vinyl acetate)/halloysite nanotubes P/HNT) for dental fillings or bone cement using as potential functional polymeric materials. For this purpose, electron acceptor (A) and electron donor (D) monomers are used for synthesized for charge transfer complex radical copolymerization. Poly(maleic anhydride-alt-vinyl acetate) copolymer (1:1) was synthesized and characterized. Polymeric nanotube; poly(maleic anhydride-alt-vinyl acetate)/ halloysite nanotubes (P/HNT) were synthesized by in situ solution complex radical copolymerization via charge transfer (CTC). Synthesized copolymer, halloysite and polymer/clay nanotubes can be characterized and structural enlightened by spectroscopic methods (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and X-Ray Diffraction(ATR-FTIR, NMR (1H,13C)and XRD),  thermal methods (Differential Scanning Calorimeter  (DSC) and Thermo Gravimetric Analysis (TGA), Dynamic Mechanical Analysis (DMA),Brunauer, Emmett and Teller (BET) and Transmission Electron Microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a surface analysis technique, will be used to obtain chemical information about the surfaces of materials. Cell experiment studies were conducted to check the compatibility of the filling material with the gum cells and for cell viability.

Keywords: Polymer Nanocomposites, Polymer/Halloysite nanotubes (P/HNT), Charge-Transfer Complex (CTC), Poly(maleic anhydride-alt-vinyl acetate).