Electron spin resonance spectroscopic investigation of gamma irradiated nylon3 and its derivatives

İyi bir radyasyon dozimetri materyali olarak bilinen alaninin naylon3'e olan yapısal benzerliği, bizi naylon3 ve türevlerine iyonlaştırıcı radyasyonun etkisi üzerine çalışmaya teşvik etti. Naylon3 ve türevlerinin kararlı radyasyon bazlı radikallere sahip olabileceği ve böylece dozimetrik özellik gösterebileceği beklendi.Tezin ilk kısmında, naylon3, 2-metil naylon3 ve 3-metil naylon3 uygun monomerlerin baz katalizli hidrojen transfer polimerizasyonu ile hazırlandı. Polimerlerin tüm karakterizasyonları FTIR, NMR (1H-NMR and 13C-NMR), DSC, TGA, elementel analiz, vizkozimetrik analiz, ve bazı uç grup analizleri ile yapıldı. Radyasyon etkisi ile gerçekleşen değişiklikler FTIR, 1H-NMR ve vizkozimetri ile takip edildi.Tezin ikinci kısmında, Polimerler 137Cs gama ışınlarıyla hem hava hem azot atmosferinde oda sıcaklığında ışınlandı. Her iki ortamda ışınlanan polimerlerin ESR spectrumları, radyasyon etkisi ile oluşan radikalleri belirlemek için kaydedildi. Örneklerin ESR spektrumlarında zamanla meydana gelen değişimler radikallerin kararlılıkları ve sönüm davranışlarını belirlemek için incelendi. Polimerlerin deneysel ESR spektrumlarının simulasyonu teorik ESR spektrumunu ve bileşenlerini elde etmek için yapıldı. Her iki ortamda radikal konsantrasyonundaki değişim karşılaştırılarak radikallerin sönüm kinetiğine oksijenin etkisi incelendi. Naylon3 ve türevlerinde bulunan radikal türleri ve sönümleri ile ilgili en önemli bulgular şöyledir:Naylon3 radyasyon bazlı iki tür birincil radikale sahiptir; Amit grubuna komşu karbon atomundan hidrojen uzaklaşmasıyla oluşan radikal (Radikal 1) ve karbonil grubuna komşu karbon atomundan hidrojen uzaklaşmasıyla oluşan radikal (Radikal 2). Radikal 1 zamanla, oksijen atomu üzerinde eşleşmemiş elektronu bulunan uzun ömürlü başka bir radikale (Radikal 3) dönüşmektedir. 2-metil naylon3 radyasyon etkisiyle karbonil grubuna komşu karbon atomundan hidrojen kopması ile oluşan tek tür birincil radikale (Radikal 2) sahiptir. Bu radikal zamanla disproporsinasyon tepkimesi ile ikincil radikale (Radikal 1) ve o da oksijen atomu üzerinde çiftleşmemiş elektronu bulunan uzun ömürlü radikale (Radikal 3) dönüşmektedir.3-metil naylon3 radyasyon etkisi ile oluşan iki tür radikale sahiptir; Amit grubuna komşu karbondan hidrojen uzaklaşması ile oluşan bir radikal (Radikal 1) ve amit grubuna komşu karbondan metil grubu uzaklaşması ile oluşan diğer birincil radikal.Azot ortamında ışınlanan naylon3'ün radikallerinin bağıl bulunurlukları, azot ortamında ışınlamadan hemen sonra kaydedilen ESR spektrumlarının simulasyonu ile R1:%32, R2:%49 ve R3:%19 olarak bulunmuştur. Azot ortamında ışınlanan 2-metil naylon3'ün radikallerinin bağıl bulunurlukları, azot ortamında ışınlamadan hemen sonra kaydedilen ESR spektrumunun simulasyonu ile R1:%13, R2:%76 ve R3:%11 olarak bulunmuştur. Azot ortamında ışınlanan 3-metil naylon3'ün radikallerinin bağıl bulunurlukları, azot ortamında ışınlamadan hemen sonra kaydedilen ESR spektrumunun simulasyonu ile R1:%74.7 ve R2:%25.3 olarak bulunmuştur.Naylon3 ve 3-metil naylon3 radikallerinin sönüm kinetiği çalışması açıkça gösterdi ki, radikaller birinci derece sönümü takip etmekteler. Buna rağmen, 2-metil naylon3 ün radikallerinin sönüm davranışı açık bir reaksiyon derecesi vermedi.Polimerlerin radikallerinin kimyasal verimlerinin şu şekilde sıralandığı tesbit edildi: 2-metil naylon3>3-metil naylon3? naylon3