Azot, fosfor ve kükürt içeren polimerik mikro ve nano partiküllerin sentezi ve çeşitli uygulamalarda kullanımları

Abstract

Yapılan tez çalışmasında, literatürde henüz yer almayan ve ticari olarak temin edilemeyen yapısında azot (N), fosfor (P), kükürt (S) ve bunların kombinasyonlarını içeren vinil/akrilat monomerleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu monomerlerden emülsiyon polimerizasyonu, ters misel emülsiyon polimerizasyonu, dispersiyon polimerizasyonu ve süspansiyon polimerizasyonu yöntemleri kullanarak mikro ve nano boyutta polimerik yapılar sentezlenmiştir/hazırlanmıştır. Mikro ve nanopartiküllerin boyutları monomer miktarı, çözücü türü, sıcaklık, yüzey aktif madde türü ve konsantrasyonu, karıştırma hızı ve çözücü etkisi gibi çeşitli parametrelerin etkisi göz önünde bulundurularak incelenmiştir. Ayrıca, hazırlanan polimerik yapılara değişik yeni fonksiyonel grup takılması, protonlanma, quaternizasyon, iyon değişimi gibi modifikasyon reaksiyonları uygulanarak değişik özelliklere ve fonksiyonel gruplara sahip yeni yapılar hazırlanmıştır. Tüm monomerik ve polimerik yapılar, Fourier dönüşümlü-infrared spektroskopisi (FT-IR), elementel analiz, termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), dinamik ışık saçılması (DLS), yüzey alanı ve gözenek boyutu ölçümü, zeta potansiyel ölçüm cihazı (ZP) ve optik mikroskop gibi ölçüm teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Ayrıca elde edilen monomer, mikropartikül ve nanopartikülleri ve bunların modifiye edilmiş yapılarının biyouyumluluk ve kan uyumluluk analizleri yapılarak biyomedikal alanlarda kullanım potansiyelleri belirlenmiştir. Polimerik mikro ve nano yapılar toksik metal, boya ve organik kirleticlerin sulu ortamlardan uzaklaştırılması gibi çevre, kontrollü ilaç etken madde salımı ve antimikrobiyal etki gibi biyomedikal alanlarda ve in situ metal nano partikül ve doğrudan katalizör olarak sodyum borhidrür (NaBH4) hidroliz ve metanoliz reaksiyonlarından hidrojen (H2) üretilmesi gibi enerji alanlarında kullanım potansiyelleri belirlenmiştir.

In this thesis, vinyl/acrylated monomers containing nitrogen (N), phosphorus (P), sulfur (S) that are not found in the literature and not commercially available were synthesized. These synthesized monomers and their combinations were used to synthesize/prepare polymeric structures at micro and nano dimensions employing emulsion, reverse micelle emulsion, dispersion and suspension polymerization methods. The dimensions of micro- and nanoparticles were investigated to determine the effects of variety of parameters such as monomer amount, solvent type, temperature, surface active agent types and their concentration, and mixing rate. Additionally, the prepared polymeric structures were subjected to modification reactions to introduce new functional groups via protonization, quaternization, and ion exchange reaction to prepare new structures with different characteristics and functional groups. All monomeric and polymeric structures were characterized using various instrumental techniques, Fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR), elemental analysis, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), surface area and porosity measurements, zeta potential measurements (ZP) and optical microscopy. The biocompatibility and blood compatibility analysis of all the synthesized monomers, microparticles, nanoparticles and their modified structures were investigated to determine their potential use in biomedical fields. Polymeric micro and nano structures were found to have promising potential use in the environmental field to remove toxic metals, dyes and organic pollutants from aqueous environments; in the biomedical field as controlled drug release and as antimicrobial materials; and in the energy field as an template for in situ metal nanoparticle as catalyst preperation, and as metal free catalysts for hydrogen (H2) productions from the hydrolysis or methanolysis of sodium borohydride (NaBH4), respectively.