Poliakrilamid – Laponit Nanokompozit Hidrojellerinin Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalısma kapsamında, nanokompozit hidrojellerin sisme ve elastik davranısları arastırılmıstır. Hidrojeller, sulu kil süspansiyonu içerisinde akrilamid (AAm) monomerinin serbest radikal polimerizasyonu ile 5 0C‘de sentezlenmistir. Reaksiyonlar kimyasal bir çapraz baglayıcı olan N,N’-metilenbis(akrilamid) (BAAm) varlıgında gerçeklestirilmistir. Bulgular, hidrofilik polimer bileseni olan PAAm ve kil bileseni olan Laponit XLS ile sentezlenen nanokompozit hidrojellerin normal jellerde görülmeyen bir sisme davranısına sahip oldugunu göstermistir. Buna göre jeller suya atıldıklarında, yaklasık bir gün süreyle siserek bir maksimum degere ulasmaktadır. Jellerin su içerisinde kalma süreleri arttırıldıgında ise sisme degerleri azalarak, yaklasık 5 gün içinde bir sınır degere ulasmaktadırlar. Bu sisme davranısı sadece kil konsantrasyonunun kritik bir degerin üzerinde oldugu durumlarda gözlenmektedir. Sisme ölçümlerini elastisite testleriyle birlestirilerek jellerin çapraz bag yogunluklarının, ne, öncelikle azadıgı ardından, artan sisme süresiyle birlikte artıs gösterdigi bulunmustur. Çapraz bag yogunlugundaki bu degisim, kil miktarı artırıldıgında veya kimyasal çapraz baglayıcı oranı X azaltıldıgında daha belirgin hale gelmektedir. Sonuçlar, sisme süresince iç içe geçmis olan zincirlerin ve kil parçacıklarının yeniden düzenlenmesi ile açıklanmıstır. Ayrıca yapılan deneyler sonucunda, nanokompozit hidrojellerin seyreltik sulu aseton veya 10000 g/mol agırlıgındaki poli(etilen oksit) çözeltilerinde dagıldıgı gözlenmistir

The swelling behavior and the elastic properties of nanocomposite hydrogels have been investigated. The hydrogels were prepared by free-radical polymerization of the monomer acrylamide (AAm) in aqueous clay suspensions at 50C. Laponite XLS with a radius of 25 nm was used as clay particles in the hydrogel preparation. The reactions were carried out in the presence of the chemical crosslinker N, N’- methylenebis(acrylamide) (BAAm). It was found that the nanocomposite hydrogels based on PAAm as the hydrophilic polymer component and Laponite XLS as the clay component exhibit unusual swelling behavior in water. They first rapidly swell and attain a maximum swelling ratio and with increase in the swelling time the gels deswell until they reach a limiting swelling ratio. This type of swelling behavior is observable only, when the clay concentration in the hydrogel is above a critical concentration. Swelling measurements combined with the elasticity tests show that the effective crosslink density, ne, of the hydrogels first decreases, but then increases with increasing time of swelling. The extent of the variations in ne becomes significant as the clay content is increased or, as the chemical crosslinker ratio X is decreased. The results were explained in terms of the rearrangements of the highly entangled polymer chains and clay particles during the course of swelling. It was also shown that the nanocomposite hydrogels become unstable and dissolve in dilute aqueous solutions of acetone or poly(ethylene oxide) (PEO) of molecular weight 10000 g/mol.