Morfolin, piperazin ve dietilamin grupları içeren monomerlerin ve polimerlerin üretimi, karakterizasyonu ve çözelti davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, suda çözünebilen homopolimer, blok kopolimer ve hidrojel gibi polimer ve polimerik malzemelerin üretilmesi ve uygulamalarına yönelik çalışmalar yürütülmüştür. Bu polimerlerin üretilmesinde iki yaklaşım ele alınmıştır. Birincisi, morfolin ve piperazin başta olmak üzere farklı fonksiyonel gruplar içeren metakrilat ve metakrilamid monomerlerin üretimidir. Bu monomerlerin serbest radikal polimerleşmesi (FRP), atom transfer radikal polimerleşmesi (ATRP), tersinir katılma-ayrılma zincir transfer polimerleşmesi (RAFT) gibi yöntemler ile polimerleşme reaksiyonları incelenmiş ve homopolimer, blok kopolimer ve hidrojel gibi farklı mimaride polimerler üretilmiştir. Suda çözünebilen polimerlerin üretilmesinde kullanılan ikinci yaklaşım ise ATRP yöntemi ile glisidil metakrilat içeren homopolimer, diblok ve triblok kopolimerlerin üretilmesi ve onların morfolin, 1-metil piperazin ve dietilamin gibi sekonder aminlerle modifiye edilmesi olmuştur. 1-metil piperazin ile modifiye edilerek elde edilen polimerlerin, kuaternizasyon ve betainizasyon reaksiyonları ile ikinci kez modifiye edilmeleri ile yeni yapılar elde edilmiştir. Bu yaklaşımlarla üretilen farklı türdeki polimerlerin sulu ortamdaki çözelti davranışları, pH, sıcaklık ve tuz gibi dış çevre şartlarındaki değişimlere karşı incelenmiştir. PGMA yapısında bulunan reaktif epoksi halkaları veya modifikasyon sonrası oluşan yeni yapıdaki hidroksil gruplarının reaktifliğinden faydalanılarak sulu ortamda çekirdeği çapraz bağlı ve orta kabuğu çapraz bağlı miseller üretilmiştir. Üretilen çapraz bağlı misel çözeltileri Au ve Pt nanopartiküllerinin üretilmesinde nanoreaktör olarak kullanılmış ve bu nanopartikül içeren dispersiyonların katalitik etkinlikleri para-nitrofenol'ün para-aminofenol'e indirgenme model reaksiyonu üzerinde incelenmiştir. Elde edilen polimerik yapılar; nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, geçirimli elektron mikroskobu ve dinamik ışık saçılımı çalışmaları ile detaylı şekilde karakterize edilmiştir.

In this thesis, the production and application studies of polymer and polymeric materials such as water-soluble homopolymer, block copolymer and hydrogel were carried out. Two approaches have been dealt with in the production of these polymers. The first one was the production of methacrylate and methacrylamide monomers which contained different functional groups, especially morpholine and piperazine. Polymerization reactions of these monomers were investigated with free radical polymerization (FRP), atom transfer radical polymerization (ATRP) and reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) techniques. Polymers with the diverse architectures such as homopolymer, block copolymer and hydrogel were produced. Another approach used in the production of water-soluble polymers was the production of glycidyl methacrylate-containing homopolymers, diblock and triblock copolymers by ATRP method and their modification with secondary amines such as morpholine, 1-methyl piperazine and diethyl amine. Novel structures have been obtained by modifying these polymers by reacting with 1-methyl piperazine which also allowed to get a second modification possibility via quaternization and betainization reactions. Aqueous solution behaviours of different types of polymers have been investigated with the changes of external environmental conditions e.g. pH, temperature and ionic strength. Reactive epoxy rings in the PGMA structure or the hydroxyl groups in the new structure formed after the modification are utilized to produce core-crosslinked and interlayer-crosslinked micelles in aqueous medium. These cross-linked micellar solutions were used as Nano reactors in the production of Au and Pt nanoparticles. Catalytic activities of these nanoparticle-containing dispersions were investigated on the model reduction reaction of para-nitrophenol to para-aminophenol. The resulting polymeric structures were characterized in detail by nuclear magnetic resonance spectroscopy, transmission electron microscopy and dynamic light scattering studies.