Poli(akrilamid) Ve Poli(n-izopropilakrilamid) Jellerindeki Yük Yoğunluğunun Yapısal İnhomojeniteye Etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, sentez ve şişme sonrası poli(akrilamid) (PAAm) jellerindeki inhomojenitenin statik ışık saçınımı tekniği ile incelenmesidir ve aynı koşullarda sentezlenen PAAm ve poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPA) jellerinin inhomojenite derecelerinin kıyaslanmasıdır. Jeller akrilamid (AAm) monomeri ya da N-izopropilakrilamid (NIPA) monomeri ve 2-akrilamido-2-metilpropan sulfonik asit sodyum tuzu (AMPS) iyonik komonomeri ile N,N’-metilen(bis)akrilamid (BAAm) çapraz bağlayıcısının serbest radikal mekanizma ile kopolimerizasyonu sonucu elde edilmiştir. Deney boyunca çapraz bağlayıcı 1/80 oranında sabit tutulmuştur ancak AMPS nin mol kesri geniş bir aralıkta değiştirilmiştir. Statik ışık saçınımı ölçümlerinin yanında, jeller şişme ve elastik modül ölçümlerine de tabii tutulmuştur. Jellerdeki fazla saçınım değerleri ile jellerin inhomojenite dereceleri saptanmıştır ve fazla saçınım, jel örneklerinden saçınma intensitileri ile aynı monomer konsantrasyonunda sentezlenen çözeltilerden saçınan ışık intensitileri arasındaki farktan hesaplanmıştır. Ayrıca jellerden ölçülen fazla saçınma değerlerinden Debye-Bueche denklemi yardımı ile jeller için önemli olan parametreler hesaplanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda PAAm jellerinin inhomojenite derecelerinin iyonik monomer AMPS miktarıyla azaldığı saptanmıştır. Son olarak, aynı koşullarda sentezlenen PNIPA ve PAAm jellerinin sentez sonrası inhomojenite değerleri kıyaslandığında, PAAm jellerin daha çok inhomojen olduğu gözlenmiştir.

The aim of this study is to investigate the effect of charge density on the spatial inhomogeneity in poly(acrylamide) (PAAm) gels by static light scattering technique at gel states both after their preparation and after equilibrium swelling in water. A comparison was also made between the degree of spatial inhomogeneities of PAAm and poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) gels. The gels were prepared by free radical crosslinking copolymerization of acrylamide (AAm) or N-isopropylacrylamide (NIPA) monomers with N-N’-methylene(bis)acrylamide (BAAm) as a crosslinker. Sodium salt of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS) was used as the ionic comonomer for the preparation of the hydrogels. In our experiments, the crosslinker ratio was fixed at 1/80, while the mole fraction of AMPS was varied over a wide range. The gels were characterized by the static light scattering measurements as well as by the swelling and elasticity tests. The excess scattering of gels, which is a measure of their spatial inhomogeneity, was determined by subtracting the scattering intensity of polymer solution from the scattering intensity of polymer gel. The light scattering data were also analyzed by the Debye-Bueche theory. The results show that the degree of spatial inhomogeneity in PAAm gels decreases with increasing AMPS content. Finally, a comparison of PAAm and PNIPA gels prepared under the same experimental condition shows that PAAm gels are much more inhomogeneous than PNIPA gels.