Emülsiyon polimerleşmesi yöntemiyle akrilonitril-metakrilat bazlı kopolimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Emulsion polymerization and characterization of acrylonitrile- methacrylate based copolymers
Yazar: MERYEM ÇİÇEK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ELİF VARGÜN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Akrilonitril (AN) kopolimerleri deri, kağıt, tekstil, boya, yapıştırıcı ve biyomedikal endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Poliakrilonitril (PAN) çeşitli monomerlerle kopolimerleştirilerek sözü geçen alanlarda kullanılmak üzere fiziksel ve kimyasal özellikleri geliştirilmektedir. Bu komonomer gruplarından bir tanesi de metakrilatlar olup son yıllarda PAN-metakrilat bazlı jel polimer elektrolitlerin lityum-iyon pillerinde kullanımı ilgi görmüştür. Bu tür yüksek performanslı akrilik polimerlerin sentezinde emülsiyon polimerleşmesi, istenilen özelliklerdeki ürüne ulaşmakta kullanılan en etkili ve yaygın yöntemlerden birisidir.
Bu çalışmada PAN, n-bütil metakrilat (BMA) ve hekzil metakrilat (HMA) monomerleri ile emülsiyon yöntemi kullanılarak kopolimerleştirilmiştir. Elde edilen kopolimerlerin kimyasal analizi (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi) FTIR ve Nükleer Magnetik Rezonans (1H-NMR) spektroskopileri ile yapılmıştır. 1H-NMR analizi daha önceden belirlenen oranlarda metakrilatların kopolimer yapısına başarılı bir şekilde katıldığını göstermektedir. Aynı zamanda homo ve kopolimerlerin termal özellikleri Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ve Termal Gravimetrik Analiz (TGA) yöntemleriyle incelenmiştir. Yan zincir uzunluğunun fazla olduğu BMA ve HMA komonomerlerinin 8, 12 ve 16 % molar oranlarında PAN yapısına katılmasıyla kopolimerlerin camsı geçiş sıcaklığı (Tg)'nın düştüğü görülmüştür. Yapısal ve termal karakterizasyonu tamamlanan kopolimerler film haline getirilmiş ve filmlerin içerisine LiClO4 katılmıştır. Kopolimere artan oranlarda LiClO4 tuzu eklenmesiyle filmlerin elektriksel iletkenliğinin arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
Acrylonitrile (AN) copolymers have been widely used in leather, textile, paint, paper and biomedical industries. The physical and chemical properties of PAN have been improved by copolymerizing with various monomers for these areas. Methacrylate is one of these groups and the usage of PAN-methacrylate-based polymer gel electrolyte in lithium-ion batteries has attracted more attention. In the synthesis of such high performance acrylic polymers, emulsion polymerization is one of the most effective and common method to achieve the desired properties of the product.
In this study, PAN was copolymerized with n-butyl methacrylate (BMA) and hexyl methacrylate (HMA) monomers by emulsion technique. The chemical structures of the obtained copolymers were analyzed by FTIR and 1H-NMR spectroscopies. 1H-NMR analysis revealed that the comonomers are incorporated into the copolymer structures in a predetermined ratio. In addition, DSC and TGA were performed to analyze the thermal properties of copolymers. Copolymerization of PAN with BMA and HMA having long and hydrophobic side groups in the 8, 12 and 16 mole percent resulted in reduced glass transition temperature (Tg). Structural and thermal characterizations were completed and the copolymer films were obtained by adding LiClO4 salt. It can be seen that the increasing amount of LiClO4 salt in copolymers increased the electrical conductivity of films.