Grafting of Poly [(2-Diethylamino)Ethyl Methacrylate] onto Chitosan

Abstract

In this study, chitosan was grafted with poly[(2-diethyl amino)ethyl methacrylate] in homogeneous and heterogeneous systems by using potassium persulphate as the initiator. The effect of temperature, time, (2-diethyl amino)ethyl methacrylate concentration and the concentration of the initiator on the grafting yield was examined in aqueous acetic solution under nitrogen atmosphere. The maximum grafting percentage of poly[(2-diethyl amino)ethyl methacrylate] on to chitosan was found to be 180% under homogeneous conditions using 0.5 mL of monomer concentration with 1.00 g chitosan dissolved in 1.0mL of 0.10% (w/v) acetic acid solution, temperature at 70◦C and 4 hour reaction time. The products were precipitated in ethanol in the powder form. They were found to be water soluble which is an improvement over the dissolution properties of the parent molecule, namely chitosan. Chitosan tripolyphosphate gel beads which were chemically crosslinked by glutaraldehyde or ethylene glycol digylcidyl ether were used as solid substrates for grafting of poly[(2-diethyl amino)ethyl methacrylate] PDEAEM in a heterogeneous system at the optimum conditions determined for the homogeneous system. The maximum grafting yield was found to be in the range 40-50%. The swelling kinetics of the grafted beads was followed in acidic, neutral and basic buffer solutions. The experiments demonstrated 166-4811% swelling within 72 hours. The synthesized copolymers were characterized by using Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), thermo gravimetric analysis (TGA), and scanning electron microscopy (SEM). Keywords: graft copolymerization, natural polymer, chitosan, chitosan tripolyphosphate bead, (2-diethyl amino)ethyl methacrylate (DEAEM), water soluble polymer.

ÖZ: Bu çalışmada kitosanın potasyum per sülfat başlatıcı kullanarak homojen ve heterojen ortamlarda poli[(2-dietil amino)]etil metakrilat ile aşılanması incelenmiştir. Derişimi 1.0% (w/v) olan sulu asetik asit çözeltisi içinde ve azot ortamında sıcaklık, zaman, monomer ve başlatıcı konsantrasyonlarının aşılanma yüzdesi üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Homojen ortamda 1.00 g kitosan ve 0.5 mL (2-dietil amino)etil metakrilat örneğinin 1mL çözelti içinde 70◦C sıcaklıkta 4 saat sonunda %180 aşılanma oranı elde edilmiştir. Poli[(2-dietil amino)etil metakrilat] aşılanmış kitosan etanol çöktürücü ile toz halde çözeltiden ayrılmıştır. Ürünlerin saf suda tamamen çözündükleri ve dolasıyla kitosanla karşılaştırıldığında önemli bir avantaja sahip oldukları gözlemlenmiştir. Sistem, homojen ortamda belirlenen en iyi koşullar sağlanarak heterojen ortamda da test edilmiştir. Glutareldehit veya etilen glikol diglisidil eter kullanılarak kimyasal çapraz bağlanmaya uğratılmış kitosan tripolifosfat jel boncukların, poli[(2-dietil amino)]etil metakrilat ile aşılanmasıyla %40-50 arasında değişen aşılanma oranlarına ulaşılmıştır. Aşılanmış jel boncukların şişme kinetiği de izlenmiş ve asit, nötral ve baz tampon çözeltilerde 72 saat içinde 166-4811% şişme kapasitesine sahip oldukları bulunmuştur.Ürünler FTIR spektroskopisi, termal gravimetric analiz (TGA) ve tarayıcı electron mikroskopisi SEM yöntemleri ile karakterize edilmişlerdir. Anahtar kelimeler: aşı kopolimerizasyonu, doğal polimerler, suda çözünen polimerler (2-dietil amino)etil metakrilat, DEAEM, kitosani kitosan tripolifosfat.