İki farklı uyarıcıya duyarlı polimer jellerin sentez ve karakterizasyonu

Abstract

Günümüzde uyarıcılara duyarlı polimer jeller, endüstriyel uygulamalar için düşük enerji ihtiyaçlarına bağlı olarak ayırma proseslerinde kullanılan klasik yöntemlere akematiflerdir. Uyarıcı olarak sıcaklığa duyarlı ve sıcaklık değişimine cevap verebilen jeller redoks başlatıcı sistemleri kullanılarak, hidrofilik ve akrilat bazlı monomerlerin düşük sıcaklık polimerizasyonlan ile hazırlanmaktadır. Sıcaklığa duyarlı olup 33-34 °C sıcaklık aralığında şişen ve büzülen N-isopropilakrilamid polimeri, değişik polimerizasyon yöntemleri ile blok veya partikül formunda elde edilebilmekte fakat türevlendirilebilecek fonksiyonel gruplar içermemektedir. Bu çalışmada, N-isopropilakrilamid (Nipa), 2-hidroksimetilmetakrilat (Hema), akrilik asit (AA), akrilarnid (AAm) monomerleri kullanılmış, böylelikle elde edilen jellere fonksiyonel gruplarda sokulmuştur. Potasyum persülfat (KPS)-Tetiametüetilendiamin (TEMED) redoks başlatıcı sistemi monomer karışımlarına uygulanarak, düşük sıcaklık polimerizasyonu ile sıcaklığa duyarlı Nipa esaslı poli(Nipa-AA), Poli(Nipa-Hema), hem sıcaklığa hem de pH a duyarlı Poli(Nipa-Hema-AAm) jelleri elde edilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak N,N,N,N- Metilenbisakrilamid (MBAM) kullanılmıştır. Sentezlenen jellerin farklı karakterdeki çözelti sistemlerindeki sıcaklığa ve pH a bağımlı şişme ve büzülme davranışları ve denge absorpsiyonlan zamanın fonksiyonu olarak incelenmiştir. Çözelti sistemleri olarak, su, etil alkol-su, N^-DrmetiJasetamid (NDMAM), N,N-Dimetilasetamid-su, etil asetat - su, pH=4 ve pH=10 tampon çözeltileri kuUamlmışur. Jellerin bileşimindeki monomerlerin oram, çapraz bağlayıcı miktarı ve akrilik asidin nötralizasyon derecesi değiştirilerek absorpsiyonda, şişme ve büzülme davranışındaki değişimleri ve jelin bileşiminin çözelti sistemlerindeki ayırma davranışına etkisi incelenmiştir. Polimerizasyon koşullarının ve ayırmadaki davranışının incelenmesi amacıyla ortamda kullanılan seyreltici polietilen glikol (PEG) derişimi ve molekül ağırlığı değiştirilmiştir. Ortamda seyreltici olarak PEG200, PEG1500 ve PEG4000 kullanılmış, jelin geçiş davranışına ve ayırma faktörüne etkisi incelenmiştir. Sıcaklığa duyarlı olan poli(Nipa-Hema) jellerinin, NDMAM-su çözelti sisteminde çözelti bileşimine duyarlılık gösterdiği belirlenmiştir. Bu jellerin etil alkol-su çözelti sisteminde etil alkole seçimli davrandığı ve jelin bileşiminin seçicilik davranışını etkilediği belirlenmiştir. Jelin sentezlenmesi esnasında ortamda bulunan PEG'in molekül ağırlığının poli(Nipa-Hema) jellerinin şişme ve büzülme davranışını etkilediği görülmüştür. Sıcaklığa duyarlı olan poli(Nipa-AA) jellerinin, etil alkol-su çözelti sistemindeki seçimlilik davranışının akrilik asidin nötralizasyon derecesinden etkilendiği görülmüştür. Poli(Nipa-AA) jellerinin etil asetat-su çözeltüerinin çözelti büeşfminde değişime neden olmamıştır. Akrilik asidin nötralizasyon derecesinin bu jellerin şişme ve büzülme davranışını etkilediği görülmüştür. Sıcaklık ve pETa duyarlı olan poli(Nipa-Hema-AAm) jellerinin etil alkol-su çözelti sisteminde etil alkole, etil asetat-su çözelti sisteminde ise suya seçimlilik gösterdikleri, jel bileşiminin ve polimerizasyon sırasında ortamda kullanılan PEG' in jelin seçicilik davranışını etkilediği görülmüştür.