Poli(n,n-dimetilakrilamid) Hidrojellerinin Şişme, Elastisite Ve İnhomojenite Özellikleri

Abstract

Bu çalışmada, iyonik grup içeren ve içermeyen poli(N,N-dimetilakrilamid) (PDMAAm) hidrojelleri, N,N- dimetilakrilamid (DMAAm) monomeri ile N,N’-metilenbisakrilamid (BAAm) çapraz bağlayıcısının serbest radikal mekanizma ile kopolimerizasyonu sonucunda elde edilmiştir. Hidrojellerin şişme davranışları, elastik özellikleri ve inhomojenite derecesi başlangıç monomer konsantrasyonu, iyonik komonomer konsantrasyonu ve kullanılan redox başlatıcı sisteminin yapısı gibi değişik reaksiyon şartlarına bağlı olarak incelenmiştir. İyonik PDMAAm hidrojellerinin sentezinde 2-akrilamido-2-metilpropan sülfonik asit sodyum tuzu (AMPS) iyonik komonomer olarak kullanılmıştır. Jelleşme reaksiyonlarını başlatabilmek için amonyum persulfat (APS)-N,N,N’,N’-tetrametilendiamin (TEMED) ve APS-sodyum metabisülfit (SPS) şeklinde iki farklı redoks başlatıcı sistemi seçilmiştir. Hidrojellerin su içerisinde, çeşitli çözücü karışımlarında ve tuz çözeltileri içindeki şişme davranışları incelenmiştir. Hidrojellerin oluşum reaksiyonları, jel içerisinde nano boyutlarda yüksek çapraz bağlı bölgelerin ortaya çıkışı ve inhomojenite derecesi ışık saçınımı tekniği ile incelenmiştir. Hidrojellerin mikroskopik özelliklerinin makroskopik davranışlarına etkisini araştırmak amacıyla elastisite ölçümleri de yapılmıştır.

In this study, non-ionic and ionic poly(N,N-dimethylacrylamide) (PDMAAm) hydrogels were prepared by free-radical crosslinking copolymerization reactions of N,N-dimethylacrylamide (DMAAm) monomer and N,N’-methylenebisacrylamide (BAAm) crosslinker. The swelling, elasticity and inhomogeneity of the hydrogels were investigated depending on the gel synthesis parameters; the initial monomer concentration, the ionic comonomer concentration and the type of the redox-initiator systems. Sodium salt of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS) was used as the ionic comonomer for the preparation of ionic hydrogels. To initiate the gelation reactions two different redox-initiator systems, namely, Ammonium persulfate (APS) – N,N,N ,N -tetramethylethylenediamine (TEMED) and APS – sodium metabisulfite (SPS) were used. The swelling behavior of the hydrogels was investigated both in water, in aqueous solvent mixtures as well as in aqueous salt solutions. The scattering intensity profiles, the appearance of nano-scale, highly crosslinked regions during the formation process and the extent of the spatial inhomogeneity in the hydrogels were investigated by the light scattering measurements. In order to make a relation between the macroscopic behavior of the hydrogels and their microscopic properties, the hydrogels were also subjected to the mechanical tests both after preparation and after swollen equilibrium.