FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Aktaş Eken, Gözde" ile FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeSynthesis and applications of amphiphilic graft copolymers(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Aktaş Eken, Gözde ; Acar, Metin Hayri ; 10251604 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and TechnologyGraft kopolimerler, dallanmış polimerlerin önemli bir sınıfını oluştururlar ve basınca duyarlı yapıştırıcılardan emülgatörlere, şekil hafızalı polimerlerden membran katkı maddelerine kadar pek çok farklı alanda kullanılmaktadırlar. Kompozisyon ve topolojik faktörler (aşılama sıklığı, ana zincir uzunluğu ve aşılanmış zincirlerin uzunluğu vb.) kullanılarak çok farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip graft kopolimerler elde edilebilmektedir. Bu nedenle, makro-moleküler dizayn ile elde edilen polimerin özellikleri arasındaki ilişkinin anlaşılması, spesifik polimerlerin sentezi için çok önemlidir. Kontrollü radikal polimerizasyon teknikleri ile istenilen, topoloji, kompozisyon ve fonksiyonaliteye sahip iyi tanımlanmış graft kopolimerler elde edilebilmektedir. Amfifilik graft kopolimerler, yapılarında hem hidrofilik hem de hidrofobik segmentleri bulunduran ve yapı birimlerinin farklı kimyasal doğaları nedeniyle benzersiz özellikler sergileyen kopolimerlerdir. Bu tip polimerler karışmayan segmentler arasında uygun etkileşimleri sağlamak için çeşitli morfolojileri benimseyebilirler. Bu tez, iyi tanımlanmış amfifilik graft kopolimerlerinin ATRP yöntemi ile sentezi, karakterizasyonu ve uygulamalarını kapsamaktadır. Temel amaç, kopolimerlerin faz davranışını, termal, mekanik ve yüzey özelliklerini, kompozisyon ve topolojik faktörleri kullanarak kontrol etmektir. Amfifilik kopolimerlerin kullanımı için geniş bir uygulama yelpazesi tanımlanabilir, ancak buradaki odak, poli(viniliden florür) (PVDF) ve polisülfon (PSf) bazlı amfifilik kopolimerlerin şekil hafızalı polimerler (SMP'ler) ve membran katkı maddeleri olarak incelenmesi üzerinedir. PVDF ve kopolimerleri ferroelektrik ve piezoelektrik özelliklere sahip elektroaktif polimerlerdir. Bu elektroaktif polimerler, elektrik enerjisini mekanik enerjiye tersinir olarak dönüştürebilir ve bu özellik sayesinde doku iskeleleri ve giyilebilir sensörler gibi pek çok yenilikçi uygulama için kullanılabilirler. PVDF'nin elektroaktif özelliklerinin şekil hafızası özelliği ile birleştirilmesi, özellikle biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalar için ilgi çekici olabilir. Bu kapsamda, vücut ısısı aralığında şekil hafızası davranışına sahip bir dizi PVDF bazlı amfifilik graft kopolimer ATRP yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Farklı oranlarda hidrofobik PVDF-co-CTFE (ana zincir) ve poly(etilen glikol)metil eter metakrilat (PEGMA) gibi lineer olmayan bir PEG türevi (yan zinciri) içeren amfifilik kopolimerlerin, hidrofilik segmente ait erime sıcaklığı (Tm), kompozisyon değiştirilerek 35.3 ile 40.9 °C arasında ayarlanmıştır. P(VDF-co-CTFE)-g-PEGMA kopolimerleri, kalıcı şekillerini saniyeler içerisinde (10 s) geri kazanıp, mükemmel şekil hafızası özellikleri sergilemişlerdir. Vücut sıcaklığı aralığında şekil hafızası özelliğine sahip olan bu çözünür ve işlenebilir polimerler için çeşitli ve yenilikçi biyomedikal uygulamalar belirlenebilir. Polisülfon (PSf), membran üretiminden yapay organların tasarımına kadar çok çeşitli uygulamada kullanılan bir mühendislik polimeridir. Ancak polisülfonun hidrofobik doğası organik maddelerin adsorpsiyonuna elverişlidir ve kirleticiler ile yüzey arasında kontrolsüz ve istenmeyen etkileşimlere neden olur. Kirleticilerin yüzeyde birikmesi pek çok uygulama için kısıtlayıcı olmakta, ayrıca membran uygulamalarında da geçirgenliği ve uygulama ömrünü azalmaktadır. Bu çalışma kapsamında polisülfonun hidrofobik doğasından kaynaklanan problemlerin ortadan kaldırılması için, polisülfon bazlı amfililik kopolimerlerin sentezi hedeflenmiştir. Farklı molekül ağırlıklarında PEGMA kullanılarak bir dizi PSfg-PEGMA kopolimeri sentezlenmiştir. Farklı hidrofilik/hidrofobik segment oranları, yan zincir sıklığı ve kompozisyonu ile sentezlenen kopolimerler, belirtilen parametlerin etkilerinin incelenmesi için çekme testleri, su temas açısı ölçümleri, hücre tutunma testleri, DSC ve AFM analizleri ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar, hidrofilisite ve termal özelliklerin yan zincirlerin sıklığı veya bileşiminden ziyade hidrofilik/hidrofobik segmentlerin oranına bağlı olduğunu göstermiştir. Hidrofilisite, beklendiği gibi PEGMA içeriği ile doğru orantılı olarak artmıştır. PSf bazlı yüzeyler yapıya katılan hidrofilik yan zincirler tarafından etkili bir biçimde modifiye edilmiş ve hücre itici özellik kazanmıştır. Tez kapsamında PSf bazlı amfifilik kopolimerlerin ısı ile tetiklenen şekil hafızası davranışları da incelenmiştir. Hidrofilik segmentin erime sıcaklığının (Tm) şekil hafızası davranışı için etkili bir uyarıcı olduğu gösterilmiştir. Şekil hafızalı polimerler, vücut sıcaklığı aralığında 32.7 ila 39.1 °C arasında Tm değerleri, %464 civarında maksimum uzama, % 6.8 MPa'ya kadar çekme dayanımı ve %99'a kadar şekil kurtarma oranı ile elde edilmiştir. Sonuç olarak topoloji ve kompozisyon varyasyonları ile ayarlanabilir termal ve mekanik özelliklere sahip şekil hafızalı polimerler atom transfer radikal polimerizasyonu kullanılarak başarı ile elde edilmiştir. PSf bazlı amfifilik kopolimerler, membranların kirlenme direncini ve geçirgenliğini arttırmak için sıklıkla membran katkı maddeleri olarak kullanılmaktırlar. Literatürdeki geleneksel yaklaşım, kirlenme direncini ve membranların geçirgenliğini arttırmak için katkı maddelerinin oranını değiştirmeye dayanmaktadır. Bu yaklaşım genellikle artan gözenek boyutları ve azalan protein rejeksiyonu ile sonuçlanmaktadır. Tez kapsamında, hazırlanan PSf-g-PEGMA kopolimerleri membran katkı maddesi olarak değerlendirilmiş, kompozisyon ve topolojinin membranların kirlenme dirençleri, morfolojileri ve performansları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, membranların yüzey özellikleri, morfolojileri ve filtrasyon performanslarının, katkı maddesi olarak kullanılan kopolimerlerin topoloji ve kompozisyonuna bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. Membranların saf su geçirgenliği ve kirlenme direnci, amfifilik kopolimerlerin eklenmesi ile büyük ölçüde arttırılmıştır. Örneğin, ağırlıkça %56 PEGMA içeren P9 kullanılarak saf su geçirgenliği 38.2'den 1078.5 L/m2.h.bar'a, akı geri kazanımı ise %50'den %93.6'ya yükseltilmiştir. Özet olarak membran yüzey özelliklerinin (hidrofilisite, kirlenme direnci ve gözenek büyüklüğü) ağırlıklı olarak kopolimerlerin kompozisyonuna bağlı olduğu, kirlenme direncinin yan zincir sıklığı ve uzunluğu ile arttığı gözlemlenmiştir. Su teması açısı ölçümleri ve akı geri kazanım testleri, PEGMA300 ve PEGMA475 kullanılarak sentezlenen kopolimerlerin, membran yüzeyinde kirleticilerin adsorpsiyonunu engellemek için sterik bir bariyer görevi görebilen hidrasyon tabakasını oluşturmada daha etkili olduklarını göstermiştir. Protein rejeksiyon testleri, daha uzun (polieter) yan zincirler içeren katkı maddeleri ile yüksek rejeksiyon değerlerine sahip sıkı yapılı membranların elde edildiğini ortaya koyulmuştur.