Evaluation of CdX (X = S, Se) as photoinitiator in free radical polymerizations

Vinil monomerlerinin serbest radikal polimerizasyonu tekniği ile polimerleştirilmesi özellikle tıp, boya, kaplama sahalarında, özellikle de oda sıcaklığında çalışma avantajı sağladığı için, çokça başvurulan bir yöntemdir. Fotobaşlatıcılar (FB) genellikle UV-bölgesinde absorbansa sahip ve dolayısıyla UV-de uyarıldıklarında radikal oluşturarak parçalanıp polimerizasyon başlatan organik moleküllerdir. UV ışığının kullanılmasının sağlık açısında riskli olması ve yine bu bölgede sınırlı ışık nüfus derinliği organik FB'lerin temel sorunudur. Ayrıca, FB'ların tümüyle dönüşüme uğramaması, toksik parçalanma ürünlerinin çıkması, ko-katalist ihtiyacı organik FB'ların başlıca sorunlarıdır. Kuantum noktacıkları (KN) kuantum sınırlaması nedeniyle büyüklüğe bağlı özellikler gösteren yarı iletken nanokristal yapılardır ve güneş pilleri, floresan etiket, ilaç taşıma ve tıbbi görüntüleme gibi pek çok sahada kullanılan popüler nanomalzemelerdir. Polimerler genellikle KN'larına stabilize, fonksiyonellik ve işlenebilirlik sağlamak için KN'larının yüzeyini kaplamada kullanılır veya KN'larının özelliklerinden faydalanmak için KN'ları ile harmanlanırlar. KN'larının potansiyel FB olarak kullanılmasının nedeni elekron-çıkur çiftini oluşturmasıdır. KN'larının kristal büyüklüğüne bağlı değişen ve kesitli olmayan absorbansı farklı dalga boylarının uyarıcı olarak kullanılabilmesine olanak sağlar ve KN'larını olası uzun-dalgaboyu fotobaşlatıcıları haline getirir. Son yirmi yıl içerisinde kuantum noktacıkların fotobaşlatıcı olarak kullanılabileceğine dair sınırlı sayıda raporlar görülmüştür. Genellikle de bu çalışmaların sonuncu birbiri ile çelişmektedir. Çukur-dolduran alkolik çözücülere ihtiyaç duyulması ve başarılı fotobaşlatama sonucunda luminesansın sönümlenmesi bu raporların genel görüşü olarak kabul edilebilir. Bu tez çalışmasının motivasyonu 4 aşamalıdır: ilk olarak KN'nın tipinin, büküklüğünün, yüzey kalitesinin ve kaplama kompozisyonunun FB verimliliği üzerindeki etkisinin anlaşılması, 2. olarak başlatıcı mekanizmasının anlaşılması, 3. olarak uzun-dalgaboyu FB'si olarak değerlendirilmesi ve son olarak da basit bir yolla KN-polimer nano-kompoziti üretilmesinde kullanılması hedeflenmektedir. Çalışmanın ilk kısmında, aynı kaplamaya fakat farklı kristal büyüklüğüne ve parçacık kalitesine sahip, kolloidal ve hidrofobik CdS KN'larının UV ışığı ile uyarılması sayesinde MMA'nın yığın polimerizasyonunda, KN'nın yoğunluğunun ve polimerizasyon süresinin MMA dönüşümündeki etkisi çalışıldı. Görünür bölgedeki başlamanın ve fotopolimerizasyon kinetiği PEGDA ve HDDA monomerleri ile foto-DSC'de çalışıldı. Elde edilen sonuçlar gösteriyor ki: KN'nın büyüklüğü, yüzeyinin kalitesi ve kusurlu enerji mevkilerini bulunması KN'larının başlatıcı verimliğini değiştirmektedir. Luminesans ve kolloidal stabilitesi olan kompozitler üretildi. Fotouyarılma sonucu oleik asitin karbondioksit açığa çıkarması başlatıcı radikalin kaynağı olarak önerildi. İkinci bölümde, çekirdek-kabuk yapılı malzemelerin fotobaşlatmadaki rolünü anlamak için oktadesilamin kaplı CdSe ve CdSe-ZnS parçacıklarından faydalanılmıştır. Fakat bu parçacıklarla başarılı sonuçlar elde edilemedi. Son bölümde, bunun olası olası nedenleri ve ileriye yönelik yapılabilecek çalışmalara yer verildi.