Ayrışmalı Zincir Transfer ve Halka Açılma Polimerizasyon Yöntemleri ile Sıcaklığa Duyarlı Blok Kopolimer Sentezi ve Karakterizasyonu Synthesis And Characterization Of Thermo-responsive Block Copolymers By Reversible Addition-fragmentation Chain Transfer And Ring-opening Polymerization

Abstract

Bu çalışmada, tersinir katılmalı/ayrışmalı zincir transfer (RAFT) ve halka açılma polimerizasyon (ROP) yöntemleri ile sıcaklığa duyarlı blok kopolimerleri iki kollu RAFT-ROP başlatıcısı kullanılarak aynı anda ԑ-kaprolaktonun ROP ve N-izopropilakrilamid'in RAFT polimerizasyonu tek basamakta gerçekleştirilerek poli (NIPAM-b-CL) sıcaklığa duyarlı blok kopolimerin sentezi yapıldı. Bunun için hem halka açılma polimerizasyonuna hem de tersinir katılmalı/ayrışmalı zincir transfer polimerizasyonuna aynı anda ve tek basamakta olanak sağlayan, iki fonksiyonlu 3-klor-1,2-prapandiol başlatıcısı ile potasyum etil ksantat reaksiyona sokularak iki kollu RAFT-ROP başlatıcısı sentezlendi. Elde edilen bu RAFT-ROP başlatıcısı kullanılarak poli (NIPAM-b-CL) blok kopolimerleri çeşitli parametreler (başlatıcı ve monomer miktarı, polimerizasyon zamanı vb.) değiştirilerek sentezlendi. Bu parametrelerin sentez üzerine etkileri ayrıca araştırıldı. Reaksiyon şartlarının molekül ağırlığına ve polidispersiteye olan etkisi de aynı zamanda incelendi. Sıcaklığa duyarlı blok kopolimerlerin blok uzunlukları 1H-NMR yardımıyla hesaplandı. Sentezlenen blok kopolimerlerin blok uzunlukları monomer ve başlatıcı konsantrasyonlarının değiştirilmesiyle ayarlanabilmektedir. Blok kopolimerler 1H-NMR, FT-IR, GPC, TGA, DSC, UV-vis ve fraksiyonlu çöktürme teknikleri kullanılarak karakterize edildi.

In this study, well-defined thermo-responsive block copolymers of ԑ-caprolactone (ԑ-CL) and N-isopropylacrylamide (NIPAM) poly(ԑ-caprolactone)-b-poly(N-isopropylacrylamide) [poly(CL-b-NIPAM)] with narrow molecular weight distribution were synthesized in one-step via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization and ring-opening polymerization (ROP) methods using dual initiator RAFT-ROP initiator which was obtained via the reaction of 3-chloro-1,2-propanediol with the potassium salt of ethyl xanthogenate. Thermo-responsive block copolymers were obtained in high yield and high molecular weight. The block lengths of the thermo-responsive block copolymers could be adjusted by changing various parameters such as monomer and initiator concentrations and the polymerization time. The characterization of products was accomplished by using various instruments and methods such as nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC). Furthermore, thermo-responsive properties of the copolymers were verified by UV-vis, and fractional precipitation techniques.