Isıya duyarlı poli(N-izopropilakrilamit) temelli kriyojellerin SAXS çalışması

Deniz Türkmen, Semra İde, Adil Denizli, Rabel Soomro, Veyis Karakoç, Elif Hilal Şen

Özet

Bu çalışmanın amacı, NIPA’in düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST) civarındaki sıcaklığın değiştirilmesiyle ısıya duyarlı poli(N-izopropilakrilamid-metakriloil-L-histidin), poli(NIPA-MAH) monolitik kriyojellerinin nano yapısındaki değişimleri küçük açı x-ışını saçılması (SAXS) yöntemi ile incelemektir. Poli(NIPA-MAH) kriyojeller, NIPA, MAH fonksiyonel monomeri ve N,N-metilen-bisakrilamit (MBAAm) çapraz bağlayıcısı kullanılarak plastik şırınga içerisinde serbest radikal kriyopolimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Polimerizasyon buz banyosunda sıfır derecenin altında N, N, N, N-tetrametilen diamin (TEMED) ve amonyum persulfat (APS) çifti kullanılarak başlatılmıştır. Poli(NIPA-MAH) kriyojelinin LCST değeri 34ºC olarak bulunmuştur. Poli(NIPA-MAH) kriyojelleri 60-100 µm gözenek çapına ve 42.6m2 /g polimer spesifik yüzey alanına sahiptir. Sentezlenen gözenekli kriyojeller geleneksel jellerle karşılaştırıldığında sıcaklık değişimine hızlı tepki vermektedir. Poli(NIPA-MAH) kriyojelinin yığın yapısı ve yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak belirlenmiştir. SAXS, poli(NIPA-MAH) kriyojelinin sıcaklık değişimiyle gözenek hacmi, duvar kalınlığı ve gözenek şekli gibi nano boyuttaki değişimlerin belirlenmesine imkan vermektedir. 30-40oC sıcaklık aralığında doğal form ve su içerisinde saçılma verileri incelenmiştir. Iki farklı sıcaklıkta (34º C ve 35ºC)gözenek boyutu ve şekli üzerinde kaydedilebilir bir değişikliği gösteren ayrıntılı bir inceleme de gerçekleştirilmiştir.

Abstract

The purpose of this study is to observe the structural changes of the thermosensitive poly(N-isopropylacrylamideN-methacryloyl-L-histidine) poly(NIPA-MAH) monolithic cryogel with changing temperature around lower critical solution temperature (LCST) of NIPA by Small Angle X-Ray Scattering (SAXS). Poly(NIPA-MAH) cryogel was prepared by free radical cryocopolymerization of NIPA with MAH as functional comonomer and N,Nmethylene-bisacrylamide (MBAAm) as crosslinker directly in a plastic syringe. Polymerization initiated by N,N,N,Ntetramethylene diamine (TEMED) and ammonium persulfate (APS) pair at subzero temperature in an ice bath. LCST of poly(NIPA-MAH) cryogel was found to be 34ºC. Poly(NIPA-MAH) cryogel with 60–100 µm in pore diameter have a specific surface area of 42.6 m2/g polymer. This porous cryogel form provides fast temperature response comparing to conventional gels. The surface morphology and bulk structure of poly(NIPA-MAH) cryogel revealed with scanning electron microscopy (SEM). SAXS allowed the determination of nanoalteration of poly(NIPA-MAH) cryogel such as pore volume, wall thickness and pore shape with changing temperature. Scattering data were analysed both native form and in water at temperature range of 300C-400C. At two different temperatures 34º Cand 35ºC a detailed investigation on shape of pores and pore size; which indicating a recordable change, were also carried out.