Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

KAPLAN Mahir

Danışman :Doç.Dr. HaşineKAŞGÖZ

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Kimyasal Teknolojiler

Mezuniyet Yılı :2009

Tez Savunma Jürisi :Doç.Dr. Haşine K AŞGÖZ

Prof.Dr. İsmail AYDIN

Doç.Dr. Gülten GÜRDAĞ

Doç.Dr. Hüseyin DELİGÖZ

Doç.Dr. Gül HİS ARLİ

Akrilamid-İtakonik Asit Hidrojel Nanokompozitlerinin Sentez Ve Karakterizasyonu

Hidrojeller üç boyutlu ağ yapısına sahip, suda çözünmeyen ancak şişebilen malzemeler olup büyük miktarlarda su absorplayabilme özelliğine sahiptirler. Ayrıca, bulundukları ortamın şartlanna bağlı olarak sıcaklık, pH, çözücü bileşimi gibi belli uyanlara cevap verebilmelerinden dolayı bu malzemeler pek çok alanda kullanılabilmektedirler. Yüksek su tutma kabiliyeti hidrojellerden kullanıldıklan alana bağlı olarak istenen bir özellik olmakta, bu özelliğin sağlanabilmesi için polimerik yapıya çeşitli hidrofilik gruplar takılmaktadır. Hidrofilik grupların miktarının artışı su tutma özelliğini iyileştirmekte, ancak mekanik özelliklerin zayıflamasına sebep olmaktadır. Bu amaçla polimerik yapıya kil ilavesi ile nano boyutta kompozitlerin eldesi ve dolayısıyla mekanik, termal, iletkenlik ve aynı zamanda şişme gibi özelliklerin iyileştirilmesi amaçlanmaktadır.

Çalışma kapsamında, akrilamid(AAM)-itakonik asit(lA) hidrojel ve hidojel nanokompozitleri yeni bir çapraz bağlayıcı olan polietilenglikol(400)diakrilat kullanılarak sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Çalışmada öncelikle farklı monomer bileşiminde hidrojeller hazırlanmıştır. Daha sonra her bir monomer bileşimi için farklı kil miktarlan kullanılarak hidrojel nanokompozit ürünler hazırlanmıştır. Ürünler FTIR spektroskopisi, XRD analizleri, total bazik grup (TBG) içeriği tayini ve şişme değeri tayinleri ile karakterize edilmiş, itakonik asit ve kil miktarlannın ürün özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Aynca ürünlerin sulu çözebilenden boyar madde uzaklaştırılmasında sorbent olarak kullanımı bazik bir boyar madde olan brilliant kresil mavisi (brilliant cresyl blue, BCB) çözeltilerinde boyar madde tutma kapasiteleri tayin edilerek incelenmiştir.

XRD ve FTIR analizlerinden elde edilen sonuçlar göz önüne alındığında, daha düşük 1A oranlannda sentezlenen ürünlerin yüksek kil miktarlarında bile dağılmış tabakalı yapıda olduğu, ancak yüksek 1A oranlan ve yüksek kil miktarlarında dağılmış tabakalı yapmm yanı sıra aralanmış tabakalı yapıda ürünlerin de oluştuğu gözlenmektedir. Genel olarak ise, çalışma şartlannda belirtilen IA ve kil oranlannda sentezlenen ürünlerin nanokompozit yapısında olduğu tespit edilmiştir.

Sentezlenen AAM:1A hidrojelleri literatürde benzer çalışmalar ile karşılaştırdığında oldukça yüksek şişme denge değerlerine sahiptir. Hidrojellerin TBG içerikleri besleme oranındaki IA miktarına bağlı olarak değişmektedir. Kil varlığında sentezlenen ürünlerde ise, kil miktarının artması ile şişme denge değerleri azalmaktadır. Özellikle yüksek LA içeren karışımların polimerizasyonunda kil ilavesinin olumlu sonuç verdiği tespit edilmiştir. Kil ilavesi ile elde edilen ürünler gerek jelasyonun iyileştirilmesi ve mekanik dayanımın artması, gerekse de şeffaflık özelliğinin korunması açısından olumlu sonuçlar vermiştir. Boyar madde adsorpsiyonu denemelerinde ise, ürünlerin boyar madde tutma kapasitelerinin TBG içeriği ve şişme değerlerine bağlı olarak değiştiği ve nanokompozit ürünlerin daha hızlı dengeye ulaştığı gözlenmiştir.

Synthesis And Characterization of Acrylamide-Itaconic Acid Hydrogel Nanocomposites

Hydrogels are three dimentional polymeric materials which can swell but insoluble in water and they have abilities to absorp a large amount of water. They can also show stimuli-resonsive properties to the extemal parameters such as temperature, pH, solvent composition and due to these properties they have been used in a variety of application areas. The ability of high water absorption is needed and to provide this property various hydrophilic groups have been attached to the polymeric structure. The increasing of hydrophilic groups amount increased the swelling ability but caused the decreasing of mechanical strength. For this purpose, nanocomposite structures are obtained by the addition of clay into the polymeric structure and the thermal, mechanical, conductive and also swelling properties are enhanced.

in the extension of the study, acrylamide (AAM)-itaconic acid (1A) hydrogels and hydrogel nanocomposites were synthesized by using polyethyleneglycol(400) diacrylate that is a new crosslinker and characterized. in the study, hydrogels were prepared with different monomer compositions, firstly. Then hydrogel nanocomposite products were prepared by using different amount of clay for eaeh monomer composition. Products were characterized by FTIR spectroscopy, XRD analysis, determination of total basic group (TBG) content and swelling degree, the effect of itaconic acid and clay amount on the product properties was investigated. Furthermore, using of products as sorbent for removal of dyes from aqueous solutions was investigated by determining of dye adsorption capacities in solutions of brilliant cresyl blue (BCB) that is a basic dye.

From XRD and FTIR analysis results, the products synthesized with lower IA ratios were exfoliated structure even at high clay contents, but intercalated structure was also formed together with exfoliated structure in higher IA and clay amounts. in general, it is observed that the products synthesized with IA and clay ratios given in the study were nanocomposite structure.

AAM:IA hydrogels synthesized have quite high equilibrium of swelling degree by considering the similar studies in literatüre. TBG contents of hydrogels change by depending IA amounts in feed ratio. in the products synthesized in presence of clay, equilibrium of swelling degrees decrease with increasing clay amount. Especially, in polymerization of mixtures having high IA, it is determined that the additon of clay contributes positively. The products obtained with clay addition showed positively results both in improving of gel at i on, mechanical strength and in protecting of clarity properties. in dye adsorption experiments, it is observed that the dye adsorption capacities of products changed with their TBG content and swelling degree and the nanocomposite products reached to the equilibrium fast.