Poli(akrilik Asit) Hidrojellerinde Başlangıç Monomer Konsantrasyonunun Yapısal İnhomojeniteye Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, poli(akrilik asit) (PAAc) jellerinde başlangıç monomer konsantrasyonunun inhomojeniteye etkisi, statik ışık saçınımı tekniği kullanılarak incelenmiştir. Poli(akrilik asit) jelleri, akrilik asit (AAc) monomeri ile N,N’-metilenbisakrilamid (BAAm) çapraz bağlayıcısının serbest radikal mekanizma ile kopolimerizasyonu sonucu elde edilmiştir. İnhomojenite derecesi, çapraz bağlayıcı konsantrasyonu ve başlangıç monomer konsantrasyonu değişiminin fonksiyonu olarak incelenmiştir. Sentez sonrası ve dengedeki şişmiş jeller, statik ışık saçınımı ölçümlerinin yanında, şişme ve elastik modül ölçümlerine de tabii tutulmuştur. Poli (akrilik asit) jellerindeki fazla saçınım, jel örneklerinden saçınma intensiteleri ile aynı monomer konsantrasyonunda sentezlenen polimer çözeltilerinden saçınan ışık intensiteleri arasındaki farktan hesaplanmıştır. Jellerdeki fazla saçınım değerleri ile jellerin inhomojenite dereceleri saptanmıştır. Ayrıca poli(akrilik asit) jellerinden ölçülen fazla saçınma değerleri, Debye-Bueche teorisi kullanılarak analiz edilmiştir.Deneysel sonuçlar, yapısal inhomojenite derecesinin çapraz bağlayıcı (BAAm) konsantrasyonunun artmasıyla arttığını göstermiştir. Fazla saçınımın çapraz bağlayıcı konsantrasyonuna bağlı olarak değişimi, halka ve çok katlı çapraz bağlanma reaksiyonları sonucu ağyapıda oluşan yoğun ve az yoğun çapraz bağlı bölgelerin varlığını desteklemektedir. Diğer yandan inhomojenite derecesinin, hem sentez sonrası hem de şişmiş durumdaki jellerdeki kritik bir polimer konsantrasyonunda, maksimum bir değere ulaştığı gözlenmiştir. Ayrıca, şişmenin poli(akrilik asit) jellerindeki inhomojeniteyi arttırdığı gözlenmiştir.

In this study, the effect of the initial monomer concentration on spatial inhomogeneity in poly(acrylic acid) (PAAc) gels is determined by using static light scattering technique. PAAc gels were prepared by free radical crosslinking copolymerization of acrylic acid (AAc) and N,N’-methylenebis(acrylamide) (BAAm) as crosslinker. The extent of the spatial inhomogeneity was investigated as a function of both the crosslink density and the initial monomer concentration. The gels were characterized by the swelling and elasticity tests as well as by the static light scattering measurements both at a gel state just after their preparation and at equilibrium swollen state in water. The excess scattering of PAAc gels was determined by subtracting the scattering intensity of gels from the scattering intensity of polymer solutions at the same polymer concentration with gels. The excess scattering of PAAc gels is taken as a measure of their inhomogeneity. The light scattering data were also analyzed using the Debye-Bueche theory. According to the results of experiments, the degree of spatial gel inhomogeneity increases with increasing crosslinker (BAAm) concentration. Moreover, a critical polymer network concentration was found where the degree of inhomogeneity in gels attains a maximum value both at the state just after their preparation and at equilibrium swollen state in water. It was also observed that swelling enhances the extent of the spatial inhomogeneity in PAAc gels.