Nadir toprak elementi katkılı polimer kompozit sentezi ve elektriksel özelliklerinin cevap yüzey yöntemi ile optimizasyonu
Rare earth element added polymer composite synthesis and optimization of electrical properties using the response surface method
Yazar: RABİA İNCESU
Danışman: DOÇ. DR. GÜLBEN TORĞUT
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimyasal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Son yıllarda polimerlere farklı katkı maddelerinin eklenmesiyle elde edilen kompozitlerin elektriksel özellikleri ile ilgili birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada katkı maddesi olarak stratejik öneme sahip Nadir Toprak Elementlerinin (NTE) tuzlarından olan Kadmiyum Sülfit (Cds) ve Seryum (III) Nitrat Hekzahidrat (CeNO3) tuzları kullanılmıştır. Tez kapsamında, Maleik Anhidrit monomeri ile Stiren ve Metil Metakrilat monomerlerinin kopolimerleri Serbest Radikalik Polimerizasyon Metoduyla sentezlenmiştir. Bu kopolimerlerin Dielektrik sabiti (έ) ve elektriksel iletkenliklerini (σ) optimize etmek için Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) kullanılmıştır. Seçilen proses parametreleri (Frekans, uygulanan gerilim ve NTE miktarı) arasındaki niceliksel ilişki ve bu parametrelerin modeldeki önemi varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiştir. Her iki kopolimer içinde frekansın artmasıyla polimerlerin έ azalmış ve polimerdeki artış göstermiştir. Frekansın ve NTE içeriğinin artışıyla her iki kopolimerinde elektriksel iletkenlik değerlerinde artış olmuştur. Uygulanan gerilimin her iki kopolimerde de έ ve σ üzerine önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. ANOVA sonuçlarına göre modelin en önemli parametresi NTE miktarıdır. CYY programına uygun olarak sentezlenen kompozitlerin yapısal özellikleri Fourier Dönüşümü Kızılötesi spektrofotometre (FTIR), yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile araştırılmıştır. FTIR testleri kompozitlerde kimyasal bağlarda önemli bir değişimin bulunmadığını göstermiştir.  SEM sonuçları, NTE'lerin polimer içerisinde homojen bir dağılım gösterdiğini ve polimer yüzey özelliklerini pürüzsüzleştirdiğini göstermiştir. X-ışını difraktometresi (XRD) analizi ile polimerler içindeki NTE varlığı kanıtlanmıştır. NTE'lerin polimerlerin termal özellikleri üzerine etkisi termogravimetrik analiz (TGA) ile incelenmiştir.

Abstract:
In recent years, many studies have been carried out on the electrical properties of composites obtained by adding different additives to polymers. In this study, Cadmium Sülfide and Cerium (III) Nitrate Hexahydrate salts, which are salts of strategically important Rare Earth Elements (REE), were used as additives. Within the scope of the thesis, copolymers of Maleic Anhydride monomer and Styrene and Methyl Methacrylate monomers were synthesized by the Free Radical Polymerization Method. Response Surface Method (RSM) was used to optimize the dielectric constant (έ) and electrical conductivity (σ) of these copolymers. The quantitative relationship between the selected process parameters (Frequency, applied voltage and REE amount) and the importance of these parameters in the model were evaluated by analysis of variance (ANOVA). As the frequency increased in both copolymers, the έ of the polymers decreased and the polymer increased. With the increase in frequency and REE content, there was an increase in the electrical conductivity values of both copolymers. It was observed that the applied voltage did not have a significant effect on έ and σ in both copolymers. According to ANOVA results, the most important parameter of the model is the amount of REE. The structural properties of the composites synthesized in accordance with the RSM program were investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and the surface morphology was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). FTIR tests showed that there was no significant change in chemical bonds in the composites. SEM results showed that REEs were distributed homogeneously within the polymer and smoothed the polymer surface features. The presence of REE in polymers has been proven by X-Ray Diffraction (XRD) analysis. The effect of REEs on the thermal properties of polymers was examined by thermogravimetric analysis (TGA).