Preparation, characterization and determination of swelling characteristics of poly (N-vinly-2-pyrrolidone) and poly (N-vinly-2-pyrrolidone/persulfate hydrogels in water and urea solution

Abstract

VI ÖZET Bu çalışmada molekül ağırlığı 548 000 olan_poli (N-vinil-2-pirolidon) (PVP) ve potasyum persulfatın (K2S2O8) sulu çökeltilerinin, ^Co-y kaynağı kullanılarak ışınlanması ile PVP ve PVP/K2S2O8 hidrojelleri elde edilmiştir. Polimer çözeltilerinin %jelleşmeleri, gravimetrik olarak tayin edilmiştir. Maksimum jelleşmeye ulaşılıncaya kadar ışınlama dozunun artmasıyla jel miktarının arttığı gözlenmiştir. Bu çalışmada, jelleşme üzerinde K2S2O8' in çapraz bağlayıcı madde özelliği göstermediği bunun yerine yapı bozucu madde olarak rol aldığı gözlenmiştir. Buna ek olarak her sistemin maksimum jelleşme değerinin artan dozla artmakta olduğu buna karşı artan persulfat derişimi ile %maksimum jelleşme değerinin azaldığı gözlenmiştir. Işınlama ile PVP sulu çözeltilerinde çapraz bağlanma hakimken, persulfat içeren PVP' de zincir kesilmesi görülmüştür. Hazırlanan PVP ve PVP/ K2S2O8 hidrojellerinin çapraz bağlar arası ortalama molekül ağırlıkları ( Mc) ve çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmış ve Mc değerlerinin PVP/K2S2O8 sisteminde daha ^yüksek olduğu görülmüştür. PVP hidrojellerinin çapraz bağ yoğunluklarının (p) ise PVP/K2S2O8 hidrojellerinden daha yüksek olduğu görülmüştür. İki örnek dışında (96 ve 124 kGy de ışınlanan örnekler) su ve üre (0.01M ve 0.03M) çözeltilerinde difüzyon davranışının non-Fickian olduğu görülmüştür. 0.01M üre çözeltisinde şişme ve denge jişme değerlerinin en joiksek olduğu görülmüştür. Benzer şekilde başlangıç hızlan da en yüksek PVP/K2S2O8 hidrojellerinde görülmüştür. Difüzyon sabitleri su ve üre çözeltilerinde (0.0 İM, 0.03 M), her iki hidrojel sistemi için de hesaplanmıştır. Dengedeki su miktarı değerinin, en yüksek, PVP/K2S2O8-O.OIM üre sisteminde olduğu bulunmuştur.

ABSTRACT In this study, gamma ray induced gelation of aqueous solutions of poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) (PVP) with 548 000 molecular weight and potassium persulfate (K2S2O8) has been studied. Conversion % of polymer solutions into gels has been determined jjravimetrically. It has been observed that the amount of gel increased with the dose of irradiation up to maximum Relation. It was observed that instead of acting as croslinkinğ agent, K2S2O8 shows properties of a denaturing agent. In addition, it has been observed that % maximum jgel amount for every system has increased with increasing solution concentration in contrast % maximum gelation decreased with increasing K2S2O8 concentration. From %gelation-dose graphics which were constructed by using %gelation curves and Charlesby - Pinner equation, ^gelation doses Dg have been established. It has been observed that gelation dose has decreased with increasing K2S2O8 concentration. The influence of K2S2O8 to swelling behaviors, network structure parameters of gels were investigated. Irradiation of PVP aqueous solutions resulted in crosslinking predominantly whereas chain scission occurred in the presence of ^persulfate. Average molecular weights between crosslinks ( M«) and crosslink densities have been evaluated for the prepared PVP and PVP/K^SjOs hydrogels and Mc values have been found to be higher for the PVP/K2S2O8 system. Except for two samples (0.01M and 0.03M urea solutions) all other samples present a non-Fickian behavior. Swelling and equilibrium swelling values were found to be maximum in 0.01M urea solution. Similarly, maximum initial swelling rates were evaluated to optimum values for PVP/ K2S2O8 hydrogels in 0.01M urea solution. Diffusion coefficients were calculated for both hydrogel systems in water and urea solutions for 0.0 1M and 0.03M urea solutions. Equilibrium water content (EWC) was observed to be optimum for PVP/ K2S2O8 hydrogels 0.0 1M urea solution.