Biyolojik uygulamalar için modifiye emülsiyon ve süspansiyon polimerizasyonu ile polistiren partikül üretimi: üretim yöntemi optimizasyonu ve matematiksel modellenmesi

Abstract

ÖZET Çalışmada süspansiyon ile klasik ve modifiye emülsiyon polimerizasyonu yöntemleriyle küresel polistiren mikro-taşıyıcıların üretilmesi ve bu amaçla kullanılabilecek polimerizasyon yöntemlerinin istenilen özellikte taşıyıcı eldesine yönelik uygun koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Biyolojik taşıyıcı üretiminde yaygın olarak kullanılan yöntemler olmaları nedeniyle öncelikle referans yöntemler olarak süren monomerinin kesikli sistemde emülsiyon ve süspansiyon polimerizasyonu incelenmiştir. Bütün polimerizasyon deneyleri silindirik geometride, dıştan ceketli, manyetik sürücülü ve sızdırmaz özelliğe sahip polimerizasyon reaktöründe / yürütülmüştür. Süspansiyon polimerizasyonu deneylerinde başlatıcı, stabilizör, çapraz bağlayıcı konsantrasyonu, karıştırma hızı, /monomer/su oranı incelenen deney değişkenleri olarak seçilmiş ve süspansiyon polimerizasyonu için optimum koşullar belirlenmiştir.. Süspansiyon polimerizasyonu için optimum başlatıcı ve stabilizör konsantrasyonları sırasıyla 0.02 g BPO/ml monomer ve 0.01 g TCP/ml su, karıştırma hızı 380 rpm, polimerizasyon sıcaklığı ise 82`C olarak belirlenmiştir. Klasik emülsiyon polimerizasyonu deneylerinde ise başlatıcı ve emülsiyon yapıcı madde ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonu, monomer/su oranı ve reaksiyon sıcaklığının polimerizasyon kinetiğine etkisi incelenmiştir. Klasik emülsiyon polimerizasyonunun en uygun koşulları ise başlatıcı için 0.0013 g PPS/ml su, emülsiyon yapıcı madde için 0.0044 g SDS/ml su, 1/3 monomer/su oranı, 260 rpm karıştırma hızı ve 7Ö°C reaksiyon sıcaklığı olarak bulunmuştur. Son yıllarda biyolojik amaçlı uygulamalara yönelik olarak geliştirilen ve şişirilmiş emülsiyon polimerizasyonu adı verilen yöntemle ilgili olarak yapılan çalışmalarda, değişik emülsiyon yapıcı madde/partikül büyütme ajanı türlerinde ve konsantrasyonlarında polimerizasyon kinetiği ve partikül boy dağılım özellikleri incelenmiş ve yeni bir partikül büyütme ajanı olarak lauril alkolün varlığı belirlenmiştir. Lauril alkol ile yapılan polimerizasyon deneylerinde tekbasamaklı şişirilmiş emülsiyon polimerizasyonu için literatürde verilen partikül boyutunun üzerine çıkılmıştır. Lateks partikül boyutunun büyütülebilmesi amacıyla kullanılan diğer bir yöntem olan çok basamaklı emülsiyon polimerizasyonu kapsamında yapılan deneylerde monomer besleme rejimi ve partikül büyütme ajanı türü değiştirilerek, klasik emülsiyon polimerizasyonu boyutunun üzerinde lateks partikül eldesi gerçekleştirilmiştir. Tek basamakta büyük boyutlu lateks partikül eldesini sağlayabilmek amacıyla partikül başlatıcılı emülsiyon polimerizasyonu adı verilen yeni bir polimerizasyon yöntemi oluşturulmuş ve bu yöntem ile herhangi bir büyütme ajanı veya ardışık monomer ekleme tekniği kullanılmaksızın tek basamakta 20 mm'lik lateks partikül eldesi gerçekleştirilmiştir. Lateks kararlılığı açısından büyük önem taşıyan yüzey yük özellikleri şişirilmiş emülsiyon polimerizasyonu ile üretilen lateks örnekleri için incelenmiş latekslerin kütlesel ve yüzey yük yoğunluğu değerleri tayin edilmiştir. Klasik emülsiyon polimerizasyonu reçetesinde dioktil adipat kullanılmasıyla lateks yük yoğunluğunun klasik reçeteye göre önemli oranda arttığı gösterilmiştir. Böylece yeni bir yük yoğunluğunu arttırıcı ajan olarak dioktil adipat belirlenmiştir. Klasik ve şişirilmiş emülsiyon polimerizasyonu için kurulan kinetik model üç her iki polimerizasyon türü için monomer etkin difüzyon katsayıları ve büyüme reaksiyonu hız sabitleri belirlenmiş ve ilk kez emülsiyon polimerizasyonu için bağıl hız faktörü-Thiele modülü diyagramları oluşturulmuştur.