Kaolin ve sodyum hümat içeren hidrojel kompozitlerin sentezi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Hidrojeller üç boyutlu ağ yapısına sahip, suda çözünmeyen şişebilen malzemeler olup büyük miktarlarda su absorplayabilme özelliğine sahip polimerlerdir. Bulundukları ortamın şartlarına bağlı olarak sıcaklık, pH, çözücü bileşimi gibi belli uyarılara cevap verebilmelerinden dolayı bu malzemeler pek çok alanda kullanılabilmektedir. Bu tez çalışmasının ilk aşamasında hidrojel sentezinde akrilamid (AAm), krotonik asit (CA), metakrilik asit (MA), kaolin (K), sodyum hümat (NaH), polivinil alkol (PVA) ve polietilen glikol (PEG) kullanıldı. Tezin ikinci aşamasında AAm esaslı hidrojeller jelatin metakrilat (GM) ile modifiye edildi. Elde edilen hidrojellerin FTIR, XRD ve SEM analizleriyle karakterizasyonları yapıldı. TGA sonuçlarından en düşük çar yüzdesinin %10.5 ile CA-NaH-K-PEG ve MA-NaH-K-PEG hidrojellerine ait olduğu görüldü. Şişme testlerinde en yüksek denge şişme yüzdesi (DS%) saf suda %37089 ile MA-NaH-K-PVA hidrojelinden elde edilmiştir. Hidrojellerin pH duyarlı oldukları belirlendi. MA-NaH-K-PVA hidrojeli metilen mavisinin sulu çözeltilerden gideriminde adsorban olarak kullanıldı. Adsorpsiyon çalışmalarında Taguchi optimizasyon yöntemi uygulanarak adsorpsiyon kapasitesinin 833.33 mg/g olduğu belirlendi. İkinci aşamada sentezlenen A-NaH-K-PEG hidrojeli ultra saf suda en yüksek DS% %1315 değerine sahiptir. A-GM-NaH-K-PEG hidrojelinin PBS ve DMEM +%10FBS çözeltisinde en yüksek DS% değerine ulaştığı belirlendi. A-GM-K hidrojelinin en yüksek mekanik dayanıma (42.8 kPa) sahip olduğu tespit edildi. C2C12 hücrelerinin hidrojelerle olan etkileşimleri optik ve floresans mikroskopları ile incelendi.

Hydrogels are water-insoluble swellable materials with a three-dimensional network structure and have the ability to absorb large amounts of water. Depending on the conditions of their environment temperature, pH, solvent composition due to their ability to respond to certain stimuli such as these materials may be used in many fields. The first stage of this thesis used acrylamide (AAm), crotonic acid (CA), methacrylic acid (MA), kaolin (K), sodium humate (NaH), polyvinyl alcohol (PVA), and polyethylene glycol (PEG) in the synthesis of hydrogels. The second stage of the thesis modified AAm based hydrogels with gelatin methacrylate (GM). The hydrogels obtained were characterized by FTIR, XRD, and SEM analysis. TGA results showed that the lowest char percentage belonged to CA-NaH-K-PEG and MA-NaH-K-PEG hydrogels with 10.5%. In swelling tests, the highest equilibrium swelling percentage (ES%) was obtained from the hydrogel MA-NaH-K-PVA with 37089% in pure water. Hydrogels were determined to be pH sensitive. MA-NaH-K-PVA was used as an adsorbent in the removal of hydrogel methylene blue from aqueous solutions. The adsorption capacity was determined as 833.33 mg/g by applying Taguchi optimization method in adsorption studies. NaH-A-K-PEG hydrogel synthesized in the second step with Ultra saf water at a high ES% value of 1315%. It was determined that A-GM-NaH-K-PEG hydrogel reached the highest ES% value in PBS and DMEM + 10% FBS solution. It was reached that A-GM-K hydrogel has the highest mechanical strength (42.8 kPa). Interactions of C2C12 cells with hydrogels were examined by optical and fluorescence microscopes.