Yüksek dallanmalara sahip kopolimerlerin serbest radikalik fotopolimerizasyonla sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Son yıllarda yüksek dallanmış polimerler, mimari yapıları, değişik fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı büyük ilgi çekmeye başlamıştır. Gerek akademik çalışmalarda, gerekse sanayideki kullanım alanlarının artması sebebiyle, yüksek dallanmış polimerler için değişik sentez yöntemleri geliştirilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, serbest radikalik fotopolimerizasyon ile yüksek dallanmalara sahip kopolimerlerin elde edilmesi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır.Bu amaçla ilk adımda, 4-hidroksibenzofenonun (BPOH), metakriloil klorür ile metakrilasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiş ve sentez sonrası II.tip başlatıcı, monomer ve kenetlenme ajanı özelliğine sahip metakrillenmiş benzofenon (BPMac) elde edilmiştir. Sentezlenen ürünün saflığı nükleer manyetik rezonans (1H NMR), fourier dönüşümlü infrared (FT-IR) ve kütle spektrometreli gaz kromatografisi (GC-MS) yöntemleri ile incelenmiştir. Ek olarak benzofenon ve değişik molaritelerde hazırlanan BPMac ve N-metildietiletanolamin (MDEA) çözeltilerinin foto-bozunma deneyleri gerçekleştirilmiştir.İkinci adımda, MMA ve yardımcı başlatıcı olan MDEA varlığında, elde edilen BPMac'ın serbest radikalik fotopolimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve böylelikle yüksek dallanmalara sahip kopolimerler elde edilmiştir.Yapılan çalışmalarda, çeşitli konsantransyonlarda hazırlanan çözeltiler kullanılmıştır. Birinci sette, BPMac oranı ile molce eşdeğer miktarda MDEA kullanılmış ve molce % 0.5, %1, %3, %5 ve %7'lik çözeltileri hazırlanmıştır. İkinci sette ise, yardımcı başlatıcı olan MDEA'nın miktarı sabit tutulup, BPMac'ın konsantrasyonunun arttırıldığı çalışmalar yapılmıştır. Bu çözeltilerin fotopolimerizasyonu gerçekleştirilerek % dönüşümleri hesaplanmış ve jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) ile molekül ağırlıkları tayin edilmiştir. Ayrıca termal gravimetrik analiz (TGA) ile ısıl özellikleri incelenmiştir. Yine sistemin yardımcı başlatıcısız çalışmadığını kanıtlamak amacıyla, aminsiz ortamda molce % 0.5'lik BPMac ve MMA ile bir reaksiyon gerçekleştirilip, sonuçları incelenmiştir. Bunun yanısıra molce % 5'lik BPMac ile AIBN'ın ısıl polimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve oluşan lineer kopolimerin GPC ve TGA ile karakterizasyonu yapılıp, sonuçları incelenmiştir.

In recent years, hyperbranched polymers have been attractive because of their architectural structures, various physical and chemical properties. Novel synthesis methods have been developed in recent years due to the usage of hyperbranched polymers both for academic studies and industrial applications. In this study, it is aimed to synthesize and characterize hyperbranched copolymers using free radical photopolymerization. For this purpose, in the first step, methacrylation reaction was carried out with 4-hydroxy-benzophenone (BPOH) and methacryloyl chloride, then type II photoinitiator, monomer and coupling agent containing methacrylated benzophenone (BPMac) was obtained. Purity of resulted product was investigated by proton nuclear magnetic resonance (1H NMR), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and gas chromatography with mass spectrometer (GC-MS). In addition, photodecomposition experiments of benzophenone and BPMac with N-methyldietylethanolamine (MDEA) were investigated.In order to obtain hyperbranched copolymers, photoinduced free radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) and BPMac was performed in the presence of MDEA as a co-initiator in different concentrations.In these studies, photoinitiator solutions were prepared in various concentrations. In the first set, identical amount of BPMac and MDEA were used and 0.5%, 1%, 3%, 5% and 7% moles of solutions were prepared. In the second set, the same BPMac concentrations with constant co-initiator (MDEA) concentrations were prepared, photopolymerization of entire solutions was carried out. Conversion percentages were calculated gravimetrically and molecular weight values were determined by gel-permentation chromatography (GPC). Moreover, photopolymerization experiment was also carried out in the absence of MDEA in order to investigate the type II mechanism of BPMac (0.5 % mole) in MMA. In addition, thermal gravimetric analysis experiments (TGA) were also examined. Besides, BPMac and MMA were thermally polymerized by azobisisobutyronitrile (AIBN) and resulted linear copolymer was characterized by GPC and TGA.