Statik Işık Saçınım Tekniği İle Poliakrilamid Jellerinde İnhomojenitenin İncelenmesi

Abstract

Poliakrilamid (PAAm) jellerinde ışık saçınım tekniği ile yapısal inhomojenitenin nasıl değiştiği incelenmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde PAAm jellerinde başlangıç monomer konsantrasyonu sabit tutularak, sadece çapraz bağlayıcı konsantrasyonu değiştirilmiştir. Işık saçınım ölçüm sonuçlarından polimer çözeltilerinin jellerden daima daha az ışığı saçtığı bulunmuştur. Jellerde gözlenen bu fazla saçınım intensitesi çapraz bağlayıcı konsantrasyonu arttıkça belirgin bir şekilde artmaktadır. Bu ölçülen fazla saçınım intensitesi değeri yapısal inhomojenitenin ölçüm parametrisi olduğundan çapraz bağlayıcı konsantrasyonu artıkça jellerdeki inhomojenite derecesinin arttığı sonucuna varılmıştır. Işık saçınım intensitelerinden Debye Bueche teorisi yardımıyla inhomojen bölgelerin boyutları  ve konsantrasyon dalgalanmalarının kareleri ortalaması değerleri hesaplanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde amonyum persülfat – N,N,N ,N -tetrametilendiamin (TEMED) redoks başlatıcı sistemi ile sentezlenen PAAm jelleri sentezlenmiş ve bekleme süresi ile saçınım intensiteleri takip edilmiştir. PAAmm jellerinin zamanla saçınım intensitelerinin azalarak jellerin daha homojen hale geldiği gözlenmiştir. PAAm jellerinde hızlandırıcı olarak kullanılan TEMED in PAAm jellerinde inhomojeniyi azaltıcı etkisi olduğu Debye Bueche teorisi ve termodinamik bir model yardımıyla açıklanmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise çapraz bağlayıcı konsantrasyonu sabit tutularak farklı başlangıç konsantrasyonlarında hazırlanan PAAm jellerinde sentez sonrası ve şişmede dengeye geldikten sonra yapısal inhomojenileri incelenmiş ve inhomojenite derecesinin maksimum olduğu kritik bir konsantrasyonun varlığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar Debye Bueche teorisi yardımı ile açıklanarak nedenleri tartışılmıştır

The spatial inhomogeneity in poly(acrylamide) (PAAm) gels has been investigated with the static light scattering technique. In the first section , the gels were prepared using N,N’-methylenebis(acrylamide) (BAAm) as a crosslinker at a fixed initial monomer concentration but at various crosslink densities. Light scattering measurements show that the excess scattering from gels increases with increasing BAAm content. Since the excess scattering Rex(q) is a measure of the spatial inhomogeneity in a gel, this indicates that the PAAm gel becomes more inhomogeneous with increasing BAAm concentration. The size of the inhomogeneous regins in gels as well as the mean square fluctuations in the reflactive index were calculated using the light scattering data of gels togetter with the Debye- bueche theory.In the second section ammonium persulfate - N,N,N ,N -tetramethylethylenediamine redox initiator system was used to initiate the polymerization reactions and to follow up scattering intensities as a function of time of aging gels in the synthesis reactor The scattered light intensities from aged gels were interpreted using the Debye-Bueche analysis and a thermodynamic model was developed. In the third section PAAm gels were prepared at a fixed chemical crosslink density but at various initial monomer concentrations. A critical polymer network concentration was found where the degree of the inhomogeneity in PAAm gels attains a maximum value. The light scattering data were also analyzed within the framework of the Debye-Bueche theory.