Ultrasesin Polimerlere Etkileri

Abstract

Sıcaklık, ışık, çeşitli kimyasallar ve ultrases uygulanması ile polimerlerin degradasyonunun; uygulama ve akademik bakımdan büyük bir potansiyele sahip olduğu ispatlanmıştır. Diğer degradasyon süreçlerinden farklı olarak çözelti içerisindeki polimerlerin ultrasonik degradasyonu (zincir kırılması) polimer zincirlerinin kırılmasının tercihen zincirlerin ortasına yakın yerlerden olduğu rastgele olmayan bir süreçtir. Ultrasonik zincir kırılmasının kesin mekanizması hala tartışmalıdır, ancak ultrasonik kavitasyonun bir sonucu olarak ortaya çıkan hidrodinamik kuvvetlerden kaynaklandığı genel olarak kabul edilmektedir. Sonikasyon süreci boyunca en mümkün kimyasal bağ kırılır ve ultrases yan zincir reaksiyonlarına ya da monomer birimlerinin varlığına yol açmaz. Genel anlamda zincir kırılmasında polimerlerin molekül ağırlığı azalır ve sonuç olarak limit bir molekül ağırlığına yaklaşılır. Böylece polimerlerin molekül ağırlığının kontrollü şekilde azaltılması mümkündür. Ultrasonik zincir kırılmasının kinetik çalışması kırılmanın mekanizmasını anlayabilmek ve kontrol edebilmek için önemlidir. Ultrasonik zincir kırılması sırasında molekül ağırlığının evrimini açıklamaya çalışan çeşitli teorik modeller önerilmiştir. Son zamanlara kadar molekül ağırlığının zaman içindeki evriminin çalışılması zordu. Geleneksel olarak ultrasonik zincir kırılması deneylerinde molekül ağırlığının ölçümü uzun ve fazla gayret gerektiren sıralı örnekleme tekniğiyle yapılmaktadır. Deneysel hatalar da çeşitli teorik modellerin ayrımını yapmayı zorlaştırmaktadır. Bu tezin amacı çözelti içerisinde ultrasonik poliviniprolidon-poliakrilamit zincir kırılmasında ışık saçılması ve viskozite ölçümleri kullanarak sürekli izleme yönteminin gücünü kullanmaktır. Bu yöntem kırılma sürecinin her anındaki molekül ağırlığı, viskoziteyi verir ve zincir kırılmasının teorik modellerinin yeniden incelenmesini, sonuçların karşılaştırılmasını mümkün kılar. Ayrıca bu tezde, çözücü kalitesi ve çözelti özelliklerinin polivinilprolidon degradasyonuna etkileri incelenmiştir.

The degradation of polymers by the action of temperature, light, various chemical reagents and ultrasound has proven to be a subject of great potential application and academic interest. The ultrasonic degradation (chain scission) of polymers in solution, unlike other degradation processes, is a nonrandom process in which the scission of polymer chains occurs preferentially near the middle of the chains. The exact mechanism of ultrasonic chain scission is still some debate, however, it is generally agreed that hydrodynamic forces may originate as a result of ultrasonic cavitation. During the process of sonication, only most susceptible chemical bond breaks and ultrasound does not lead to side chain reactions or to existince of momoner units. In general terms, in chain scission, the molecular weight of polymers decrease and eventually approaches a limiting molecular weight. Therefore, a controlled reduction of the molecular weight of polymers is possible. The study of the kinetics of ultrasonic chain scission is important in understanding and to be able control the underlying mechanisms of scission. Several theoretical models have been proposed to describe the molecular weight evolution during ultrasonic chain scission. Until recently it was difficult to study of evolution of the molecular weight in time. Traditionally, in ultrasonic chain scission experiments, the measurement of the molecular weight has been performed by sequential sample technique in which is long and requiring much effort. Also, experimental errors did not allow one to discriminate between various theoretical models. The purpose of this thesis is to bring the power of the continuous monitoring method using measurements of light scattering and viscosity to study of ultrasonic polyvinylpyrrolione-polyacrylamide degradation in solution. This method gives the molecular weight, viscosity at every moment of the scission process and make possible to review theoretical models of chain scission and compare their predictions. In this thesis, also, the effects of solvent quality and solution properties on the kinetics of polyvinylpyrrolidone degradations have also been studied.