İletken polimer kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of conductive polymer composites
Yazar: ÜLKÜ SOYDAL
Danışman: DOÇ. DR. GÜLNARE AHMETLİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu çalışmada, DGEBA tipi ticari epoksi reçineye (ER) farklı yarı iletken takviye (As2S3-TlS ve As2Se3-TlS ikili camsı sistemler) veya iletken polianilinle (PANİ) andezit atığı katılarak yarı iletken özellikli kompozitler elde edildi. Ayrıca, butilen oksit ve glisidil metakrilattan sentezlenen doymamış oligo(eter-ester) (OEE) de polimer matris olarak kullanıldı. Doğrudan saf elementlerden 1:1 ve 1:3 mol oranlarında sentezlenen As2S3-TlS ve As2Se3-TlS camsı bileşikleri (SG) kütlece % 1-15 oranında epoksi ve oligo(eter-ester) matrise ilave edildi. İyot ile katkılanmış olan yarı iletken takviyenin, kompozitlerin iletkenliğini daha fazla arttırdığı bulundu. Katkılanmış SG ile yapılan ER/SG, OEE/SG ve ER-PANİ/andezit atığı kompozitlerinin iletkenlikleri dört nokta tekniği ile belirlenerek, sırasıyla 10-8- 10-3 S cm-1; 10-9-10-3 S cm-1 ve 10-8-10-4 S cm-1 aralığında değer aldı. Epoksi matriste PANİ'nin perkolasyon konsantrasyonu kütlece % 5, SG'nin % 7 olarak belirlendi. Kompozitlerin karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-Işını Kırınımı (XRD), Termal Gravimetri (TGA), mekanik ve kaplama testleri kullanılarak yapıldı. Mekanik test sonuçlarına göre As2S3 bulunan kompozitlerde çekme direncinin daha yüksek olduğu görüldü. ER-PANİ kompozitlerinde maksimum çekme direnci, andezit atığının % 20 oranı ile elde edildi. ER ve OEE kompozitlerinde polimer matrislerin SG ile takviye edilmesi, saf matrislerin termal kararlılıklarını 400 ºC'a kadar arttırdı. Polianilin de epoksi reçineye termal kararlılık kazandırarak tüm ER-PANİ/andezit atığı kompozitlerinin termal kararlılıklarının saf ER'ye göre daha yüksek olduğu tespit edildi. Kompozitlerin tamamı asidik, bazik ve tuz ortamına dayanıklılık sergilediler. Kompozitlerin su tutma yüzdeleri de saf polimer matrislere göre daha düşük bulundu.

Abstract:
In this study, by adding different semiconductive reinforcements (As2S3-TlS and As2Se3-TlS glassy binary systems) or conductive polyaniline (PANI) with andesite waste to DGEBA type commercial epoxy resins (ER), semiconductive composites were obtained. Further, unsaturated oligo(ether-ester) (OEE) synthesized from butylene oxide and glycidyl methacrylate was used as the polymer matrix. 1-15 wt. % of  As2S3-TlS and As2Se3-TlS glassy compounds ( SG) directly synthesized in the rates of 1:1 and 1:3 mole ratios from the pure elements were added to the epoxy and oligo(ether-ester) matrix. A semiconductor doped with iodine dopant has been found to increase the conductivity of the composites more than undoped semiconductor. Electrical conductivity of ER/SG doped with SG, OEE/SG and ER-PANİ/andesite waste composites determined by the four -point technique were measured in the ranges of 10-8-10-3 S cm-1; 10-9-10-3 S cm-1 and 10-8-10-4 S cm-1 respectively. Percolation concentrations were determined to be 5 wt. % of PANI and 7 wt. % of SG for epoxy matrix composites. The characterization of the composites were performed by using Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Thermal Gravimetry (TGA), mechanical and coating tests. According to the results of mechanical tests, the higher of tensile strength in the composites being As2S3 was found. Maximum tensile strength in ER/PANI composites was obtained with 20 wt. % of the andesite waste. Polymer matrix reinforced with the SG in ER and OEE composites increases the thermal stability up to 400 ºC of pure matrices. By providing thermal stability of polyaniline in the epoxy resin, thermal stability of all ER-PANİ/andesite waste composites were found to be higher than pure ER. All of composites exhibited resistance feature in acidic, basic and salt environment. Water sorption percentages of composites were lower than those of the pure polymer matrix.