Yeni biyokompozit hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve soğurum kapasitelerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, akrilamid monomeri ile birlikte yardımcı monomer olarak glisidil metakrilat, kaolin kili ve doğal bir polimer olan pektin kullanılarak yeni hidrojel, kompozit hidrojel ve biyokompozit hidrojeller sentezlenmiştir. Hidrojel sistemler, poli(etilen glikol) diakrilat çapraz bağlayıcısı varlığında hazırlanmıştır. Tepkimede başlatıcı olarak amonyum persülfat/N,N,N',N'-tetrametiletilendiamin redoks başlatıcı çifti kullanılarak serbest radikalik polimerizasyon yöntemi ile sulu çözeltide hazırlanmışlardır. Polimerlerin yapısal karakterizasyonları Fourier Transform Infrared Spektroskopisi/Zayıflatılmış Toplam Yansıma, (FT-IR/ATR) kullanılarak tamamlanmıştır. Isısal karakterizasyon için Termogravimetrik Analiz (TGA) kullanılmıştır. Hidrojel sistemlerinin, yüzey gözenekliliğini belirlemek için Taramalı Elektron Mikroskopi (SEM) görüntüleri alınmıştır. Hidrojel sistemlerin sıvı soğurum kapasitesini araştırmak amacıyla 25ᵒC'da pH 5,0-7,4-9,6 tampon çözeltilerinde ve NaCl, Na2CO3 ve Na3PO4 tuz çözeltilerinde dinamik sıvı soğurum testleri ve sıvı soğurum-büzülme testleri uygulanmıştır. Elde edilen veriler yardımıyla sıvı soğurum kinetiği ve difüzyon mekanizması ile ilgili parametreler hesaplanmıştır. Hidrojellerin adsorpsiyon kapasitelerinin araştırılması için adsorpsiyon kinetiği, adsorpsiyon üzerine sıcaklık etkisi ve adsorpsiyon-desorpsiyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla nil mavisi (BB12) model molekül olarak seçilmiştir.Anahtar Kelimeler: Akrilamid, glisidil metakrilat, kaolin, pektin, uyaranlara duyarlı polimerler, pH-duyarlı hidrojeller, sıvı soğurum-büzülme, adsorpsiyon-desorpsiyon

In this study, new hydrogel, composite hydrogel and biocomposite hydrogels were synthesized by using acrylamide monomer with glycidyl methacrylate as a comonomer, kaolin clay and pectin as a natural polymer. Hydrogel systems were prepared by free radical polymerization in aqueous solution using ammonium persulfate/N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine as redox initiating pair in presence of poly(ethylene glycol) diacrylate as crosslinker. Structural characterization of polymers was completed by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy/Attenuated Total Reflectance (FT-IR/ATR) analysis. Thermogravimetric analysis (TGA) was used for thermal characterization. Scanning Electron Microscopy (SEM) images were taken for determination of surface porosity of hydrogels systems. In order to investigate the liquid adsorption capacity of the hydrogel systems, dynamic liquid adsorption tests and liquid adsorption-shrinking tests were applied at 25°C pH 5.0-7.4-9.6 buffer solutions and NaCl, Na2CO3 and Na3PO4 salt solutions. According to obtained data, parameters concerning liquid adsorption kinetics and diffusion mechanism were calculated. Adsorption kinetics, temperature effect on adsorption and adsorption-desorption studies were conducted to investigate the adsorption capacities of the hydrogels. Nil blue (BB12) was selected as model molecule for this purpose. Keywords: Acrylamide, glycidyl methacrylate, kaolin, pectin, stimuli-sensitive polymers, pH-sensitive hydrogels, liquid adsorption-shrinking, adsorption-desorption.