Nanokompozit Hidrojellerin Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Hidrojeller yapılarına büyük miktarlarda su alabilen üç boyutlu ağ yapılar olarak tanımlanırlar. Hidrojeller kendi başlarına çalışma alanı olarak araştırmacıların ilgisini çekmiş olsa da son zamanlarda “Nanokompozit Hidrojeller” konusu üzerine olan ilgi daha fazladır. Böylece hidrojellerin geleneksel sınırlarının çok üstüne geçilmiştir. Proje kapsamında, serbest radikal polimerizasyon yöntemi ile monomerler polimerleştirilip, nano boyutta takviye malzeme katkılı, çapraz bağlı disk şeklinde nanokompozit hidrojeller üretilmiştir. Takviye malzemesi olarak nano TiO2, nano SiO2 vb. malzemeler ticari olarak satın alınmıştır. Nanokompozit hidrojeller sentezlenirken vinil pirrolidon ve akrilik asit türü monomerler biyo-uyumlu olmaları sebebiyle tercih edilmiştir. Seçilen malzemelerin tümünün çevreye zararı olmayan ve insan vücudu ile uyum içinde çalışabilir olması göz önünde bulundurularak tercih edilmiştir. Nanokompozit hidrojeller sentezlendikten sonra, takviye malzemenin hidrojel yapısına kimyasal uyumu şişme deneyleri ile incelenmiştir. Şişmiş jellerin liyofilizasyon öncesi ve sonrası gözenek yapıları Alan Emisyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ile incelenmiştir. Takviye malzemesinin nanokompozit hidrojel üzerindeki dağılımı elementel haritalama tekniği ile gösterilmiştir. Katkılanmamış hidrojellerle, nanokompozit hidrojellerin ısıl özellikleri TG-DTA/DSC ile belirtilmiştir. Homopolimer ve kopolimer kullanımı sonucu elde edilen nanokompozit hidrojellerin bağ yapıları FT-IR ile aydınlatılmıştır. Proje sonucunda elde edilen homopolimerik hidrojeller ve nanokompozit hidrojeller karşılaştırıldığında kütlece %0,05 nano takviye malzemesi kullanılan jellerin daha iyi elastisite ve gözenek yüzey dağılımı gösterdiği gözlenmiştir. Aynı şekilde kopolimerik hidrojeller elde edilirken monomor:monomer oranı akrilik asitin vinil pirrolidon ile hacimce 3:1 olarak optimize edilmiştir. Takviye malzemelerin gözenekler içindeki homojen dağılımları, mekanik dayanımları ve yüzey alanı etkilerinden yola çıkılarak nanokompozit hidrojellerin adsorban olarak çevre uygulamalarında kullanılabilirliği görülmüştür.Hydrogels are defined as three dimensional network structures capable of receiving large quantities of water into structures. Although hydrogels have attracted the attention of researchers as a field of study on their own, there has been more interest in "Nanocomposite Hydrogels" recently. Thus, the hydrogels exceeded the conventional boundaries. Within the scope of the project, monomers were polymerized by free radical polymerization method and cross-linked disc nanocomposite hydrogels were produced with reinforcing material at nano size. As the reinforcing material, nano TiO2 and nano SiO2. Materials were purchased commercially. Vinyl pyrrolidone and acrylic acid, type monomers were chosen as bio-compatible material when synthesizing nanocomposite hydrogels. All of the selected materials have been chosen considering that they are harmless to the environment and can work in harmony with the human body. After the nanocomposite hydrogels were synthesized, the chemical compatibility of the reinforcing material to the hydrogel structure were examined by swelling experiments. Pore structures of swollen gels before and after lyophilization were examined by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The thermal properties of undoped hydrogels and the nanocomposite hydrogels were indicated by TG-DTA / DSC. The chemical structure resulting from the use of homopolymers and copolymers were elucidated by FT-IR. It was observed that the gels using 0.05% by mass of nano reinforcement material exhibited better elasticity and pore surface distribution when we compared the homopolymeric hydrogels and nanocomposite hydrogels. The monomer: monomer ratio was optimized to 3: 1 by volume ratio of acrylic acid and vinyl pyrrolidone. Due to the homogeneous distribution of reinforcement materials in the pores, mechanical strengths and surface area effects, nanocomposite hydrogels can be used as adsorbents in environmental applications.