Tok Hidrojellerin Sentezi Ve Karakterizasyonu: Tuz Etkisi İle Akrilamid Ve Dokosil Akrilatın Miseller Kopolimerizasyonu

Abstract

Çalışmanın başlıca amacı, jel ağ yapısı içerisine hidrofobların hidrofobik asosiyasyonları ile oluşturulan tersinir, hareketli çapraz bağ bölgeleri oluşturarak jele uygulanan kırılma enerjisini homojen bir şekilde dağıtmaktı. Yapılan ön çalışmalar, SDS misel boyutlarının 22 karbon atomu alkil zinciri uzunluğuna sahip hidrofobik komonomer olan C22’i çözündürebilecek kadar büyük olmadığını göstermiştir. SDS misellerinin içerisine ilave edilen NaCl gibi tuzların, misel boyutunu büyüttüğü ve miselleri boru tipi misellere dönüştürerek büyük hidrofobik monomerlerin çözünürlüğünü arttırdığı görülmüştür. Reaksiyon çözeltilerine NaCl ilavesiyle C22 miseller içerisinde tamamen çözünmüş ve PAAm zincirine bloklar halinde takılması miseller kopolimeriazsyon tekniği ile gerçekleştirilmiştir. C22 bloklarının hidrofobik asosiyasyonları polimer zincirinde geçici çapraz bağ noktaları gibi davrandığı ve suda çözünmeyen fiziksel jeller olmakla beraber olağanüstü reolojik ve mekanik özellikler gösterdiği yapılan ölçümlerle görülmüştür. Sentezlenen hidrojellerin kullanılan tuz konsantrasyonuna bağlı olarak 0.5-10 kPa arasında elastik modül G’ sergilediği gözlenmiştir. Stress-relaksasyon ölçümleri 0.7M NaCl kullanılarak sentezlenen jellerin % 120 deformasyon oranına kadar sağlam bir şekilde kaldığını göstermiştir. Şişme testleri sonucunda hesaplanan jel kesir değerleri de 0.95 ± 0.01 bulunarak, kullanılan monomerlerin tamamının hidrojel yapısına girdiğini göstermektedir. 0.5 ile 1.4 M NaCl konsantrasyonlarındaki hidrojellerin gerilme kuvvetlerinin 1.2-27 kPa arasında bunun yanında kopma anındaki çekme oranlarının ise % 1700-850 oranlarında değiştiği gözlenmiştir. Böylece hidrofobik etkileşimlerle elde edilen hidrojellerin mükemmel mekanik özellikleri gözlenmiş olmakla beraber kimyasal çapraz bağlı hidrojellere göre daha avantajlı oldukları görülmüştür.

The main idea in this study was to create mobile crosslink zones inside the gel network so that crack energy is dissipated by reversible disengagements of the hydrophobes. Preliminary experiments showed that hydrophobic comonomer C22 having an alkyl chain of 22 carbon atoms cannot be copolymerized with AAm in micellar solutions. This is due to the fact that the size of the spherical SDS micelles is not sufficiently large to provide solubilization of C22. Since the addition of salt leads to the formation of rod-like micelles having a much larger solubilization capacity. Indeed, addition of NaCl provided solubilization of C22, its copolymerization with AAm monomer and incorporation of the hydrophobic comonomer in the form of blocks within the PAAm chains. Hydrogels exhibiting G’ of around 0.5-10 kPa were obtained in the presence of 0.5 and 1.4 M NaCl. Stress relaxation experiments showed that the hydrogels formed at Csalt =0.7M are mechanically stable up to about 120% deformation ratios. The gel fraction was found to be 0.95 ± 0.01, independent on the salt concentration. Additionally, in presence of 0.5 and 1.4M NaCL, hydrogels exhibited tensile strengths between 1.2–27 kPa and elongation ratios at break between 1700–850%.