Moleküler difüzyon yatkınlığı taşıyan aşı kopolimerlerin sentezi; termal, elektriksel ve kendini tamir edebilme özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of graft copolymers carrying molecular diffusion susceptibility; investigation of the thermal, electrical and self-healing properties
Yazar: FATİH BİRYAN
Danışman: PROF. DR. KADİR DEMİRELLİ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, önce literatürde verilen metoda göre 4-vinil benzilakol'un hazırlanmasından sonra yapıdaki hidroksil grubu üzerinden 2-bromoizobütiril bromür ile açilleme reaksiyonu gerçekleştirildi.  Sentezlenen monomer ile stiren'in serbest radikalik polimerizasyon yöntemiyle kopolimerleri hazırlandı ve çalışmalarda makrobaşlatıcı olarak kullanıldı. Amit yan gruplu monomer hazırlamak amacıyla OH ve NH2 grupları taşıyan organik yapılar ile asetik anhidrit'in tepkimesinden hazırlanan amit ve serbest OH uçlu yapılar sentezlendikten sonra akriloilklorür ile tepkimelerinden yeni monomerler hazırlandı. Sentezlenen monomerler daha önce hazırlanan kopolimerlerin makrobaşlatıcı olarak kullanılmasıyla ATRP yöntemiyle aşı kopolimerler hazırlandı. Sentezlenen polimerlerin yapı karakterizasyonunda FT-IR, 1H ve 13C-NMR teknikleri kullanıldı. Polimerlerin termal davranışları DSC ve TGA ile belirlendi. Farklı ısıtma hızlarındaki bozunma eğrilerinden yararlanılarak polimerlerin Flyn-Wall-Ozawa metoduna göre termal bozunmasına yönelik aktivasyon enerjileri hesaplandı.
Tez kapsamında iki fazlı supra moleküllerde yumuşak matris içindeki tersinir hidrojen bağ özelliğinden kendi kendini iyileştirme davranışı araştırıldı. Aşı kopolimerlerden hazırlanan numuneler iki parçaya ayrıldı ve bu iki parça daha sonra bir araya getirilerek bir dakika bekletildi. Farklı zaman aralıklarında iyileşmesi görülen numuneler SEM ve DMA teknikleriyle karakterize edildi. Yapılan ölçümlerle zamana karşı iyileşme yüzdeleri belirlendi. 
Polimerlere yarı iletken özellik kazandırmak için farklı oranlarda ticari olarak temin edilen nanografen ile kompozitleri hazırlandı. Poli[4-(2-bromoizobütiroilmetil)]stiren ve poli(3-asetamidopropil akrilat) homopolimerleri hazırlandı ve bu polimerlerin ve kompozitlerinin dielektrik özellikleri sıcaklık ve frekansa bağlı olarak incelendi. Hazırlanan kompozitlerin dc iletkenlik özellikleri incelendikten sonra en yüksek oranı için akım-voltaj grafikleri alınarak diyot olma özelliği araştırıldı. Ayrıca empedans analizör ile entegreli bir sistemde diyot özellik gösteren polimer kompozitlerin akım (I)-voltaj (V), voltaj-kapasitans, seri direnç ve iletkenlik değerleri incelendi.

Abstract:
In this study, 4-vinyl benzyl chloride was first prepared by acylation with 2-bromoisobutyryl bromide on the hydroxyl group of its structure after the preparation of 4-vinylbenzylalcohol according to the method adapted from the literature. Copolymers of this monomer with styrene were prepared by free-radical polymerization method and used as macroinitiator in studies. In order to prepare a monomer with the amide side group, compounds containing the OH and NH2 functionals together and amide and OH ended structures prepared from the reaction of acetic anhydride were synthesized, and then monomers were prepared from their reactions with acryloyl chloride. Graft copolymers were prepared by the ATRP method by using the prepared copolymers as a macroinitiator. FT-IR, 1H and 13C-NMR techniques were used in the characterization of synthesized polymers. The thermal behaviors of the polymers were examined by DSC and TGA. Activation energies for the thermal degradation of the polymers were calculated according to Flynn-Wall-Ozawa method by using the TG curves at different heating rates.
In thesis concept, the self-healing behavior was investigated from property of reversible hydrogen bonding in soft matrix in the multi-phase supramolecules. The graft copolymer was first divided into two parts in order to examine the self-healing feature and these two pieces were then brought together and held for one minute. The self-healing were performed using the SEM and DMA techniques at room temperature.  The recovery percentages were estimated versus time from measurements. 
The dielectric behaviors of the copolymers were examined as a function of temperature and frequency. Poly[(4-(2-bromoisobutiroyl methyl)]styrene and poly(3-acetamidopropyl acrylate) homopolymers were prepared, and the dielectric properties of these polymers were investigated using different filler. The graphene-based composites were prepared in order to give semi-conductive properties to the pure copolymers prepared at our study. After analyzing the dc conductivity properties of these composites, current (I)-voltage (V) graphs were recorded for the composite system containing graphene in the highest ratio, and diode characterization was carried out. In addition, capacitance, series resistance and conductivity values versus voltage  of polymer composites were investigated by a system integrated with the impedance analyzer.