Küresel jellerin sentezi ve içindeki sıvının buharlaşma hızına jel geometrisinin etkisinin modellenmesi

Abstract

KÜRESEL JELLERİN SENTEZİ veJEL İÇİNDEKİ SIVININ BUHARLAŞMA HIZINA JEL GEOMETRİSİNİN ETKİSİNİN MODELLENMESİ Erhan MENDİ Anahtar kelimeler: Polimerik jeller, hidrojeller, poliakrilamid jelleri, jellere çözücü cüfüzyonu, şişme kinetiği, jel geometrisi. ÖZET: Polimer jellerin çözücü içindeki şişmeleri birçok endüstriyel uygulamanın konusudur. Özellikle suda şişen polimer jeller tıpta ve biyomedikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Ancak bugüne kadar yapılan jel şişme denemelerinde, kullanılan jelin geometrisinin jelin şişme kinetiğine etkisi biç incelenmemiştir. Yüksek su tutma yeteneğine sahip olan hidrojeller akrilamid ve maleik anhidrid (AAm/MA) monomerleri, setler halinde ve her set için aynı miktar etilen glikol dimetakrilat (EGDM) veya N,N'-metilenbisakrilamid (BAAM) çapraz bağlayıcıları ile amonyum persütfat (APS) başlatıcısı kullanılarak küresel, küp ve silindirik kalıplar içinde polimerleştirilmiş ve homojen jel sentezini sağlayan optimum koşullar saptanmıştır. Oluşturulan jellerin 25°C de sudaki şişme kinetiği, jelin belli zaman aralıklarında sudan çıkarılıp, üzerindeki fazla suyun kurutma kağıdıyla alınması ve tartılmasıyla, ayrıca jel boyutlarının kompas ile ölçülmesiyle takip edilmiştir. Sentezlenen farklı geometrik şekle sahip jeller, şişme denemelerinde denge konumlarına geldiklerinde aynı şişme değerlerine ulaştılar. Ancak bu jellerin dengeye gelme sürelerinde farklılıklar görüldü. İnce silindir olarak sentezlenen jelin en kısa sürede, küresel jelin en uzun sürede, kübik jellerin ise orta sürede dengeye geldikleri görüldü. Bu jellerin dinamik şişme kinetiği modellenmiş ve geliştirilen kinetik denklemi, her geometrik şeklin şişme hızı farklılıklarını ortaya koymuştur. ıı

SPHERICAL GEL SYNTHESIS AND THE MODELLING OF THE EFFECT OF GEL GEOMETRY TO THE EVAPORATION VELOCITY OF THE LIQUID IN THE GEL Erhan MENDİ KEY WORDS: Polymers gels, hydrogels, polyacrylamide gels, solvent diffusion in gels swelling kinetics, gel geometry. ABSTRACT: The swelling of the polymer gels in a solvent has been a subject of many industrial applications. Especially polymer gels that swell in the water (hydrogels) are used in medical and biomedical applications. However the effect of the gel geometry, to the swelling kinetics of the gels, had not been studied until today. The polymerization of acrylamide/maleic anhydride (AAm/MA) copolymer, that has a high water absorption capacity, is carried out in spherical, cubic and cylinderical shapes by using, the sets having the same amount of ethylene glycol dimethacrylate (EGDM) and N,N'-methylenebisacrylamide (BAAM) crosslinker with ammonium persulfate (APS) iniator and the optimum conditions are determined that obtain the homogeneous gel synthesis. The swelling kinetics of the formed gels in the water at 25 °C, was followed by measuring the weight increase of the gel by time. The synthesized gels, that have different geometrical shapes, have the same equilibrium swelling values. However, the rate of reaching to this equilibrium is different for each gel geometry. Cylindrical gel has the shortest time, spherical gel has the longest time where as the cubic gel has the moderate time of equilibrium positioning. The dynamic swelling kinetic of the gels is modeled and a kinetic equation is developed to explain the swelling rate of each geometrical gel shape. Ill