Bisfenol A'nın tereftalik ve izoftalik asit kopoliesteri ile poli(2,6-dimetil-1,4-fenilen oksit)'in ve karışımlarının çeşitli yöntemlerle incelenmesi
An investigation of a copolyester of bisphenol-A with terepthalic acids and poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) and their mixtures by various methods
Yazar: DOLUNAY ŞAKAR
Danışman: PROF. DR. FERDANE KARAMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bisfenol-A'nın eşit orandaki tereftalik ve izoftalik asit kopoliesterinin (PAr), poli(2,6-dimetil-1,4 fenilen oksit) (PPO) ve onların çözücüsü uçurularak hazırlanmış 25/75, 50/50 ve 75/25oranlarındaki karışımları üzerinde, çeşitli çözücü serilerinin ters gaz kromatografisi (TGK)tekniği ile alıkonma zamanları, geniş bir sıcaklık aralığında ölçülerek, alıkonma diyagramlarıçizildi ve diyagramlardan, karışımların ve bileşenlerinin ikinci dereceden ısısal geçiş noktalarıtayin edildi. PAr, PPO ve karışımlarının 220oC ile 260oC sıcaklık aralığındaki termodinamikpolimer-çözücü etkileşim parametreleri, polimerlerin çözünürlük parametreleri vekarışımların polimer-polimer etkileşim parametreleri bulundu. Çeşitli araştırmacılartarafından önerilen yöntemler kullanılarak elde edilen çözücüden bağımsız polimer-polimeretkileşim parametreleri negatif olduğu için, karışımlardaki polimerlerin çalışılan sıcaklıkaralığında karışabilir olduğu sonucuna varıldı.Çözücüsü uçurularak, oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklardan şoklamayla soğutularakhazırlanmış örneklerinin DTK termogramlarından, karışımların oda sıcaklığında karışamadığıfakat 220oC ve 240 oC' de karışabilir olduğu sonucuna varıldı. Karışımların viskoziteölçümlerinden bulunan parametreler, polimerlerin oda sıcaklığında karışamadığını fakat 70 oCde karışabilirliğe yaklaştığını düşündürdü. Polarize ışık mikroskobunda 260 oC den odasıcaklığına kadar karışımlarda bir faz ayrılması gözlenemedi. FTIR-ATR spektrumlarında,PAr' ın 1721 cm-1 deki karbonil pikinin, karışımlardaki PPO oranı arttıkça daha yüksek dalgasayılarına kayması, karışımdaki polimerler arasında spesifik bir çekim etkileşimi bulunduğuşeklinde yorumlandı.Birkaç organik katkı (dopant) ile çeşitli oranlarda, çözücüsü uçurularak hazırlanan PAr, PPOve bunların eşmolarlı karışımının filmlerinin elektriksel iletkenlikleri karanlıka ve yüksekvakumda geniş bir sıcaklık aralığında ölçüldü. Katkısız karışımın iletkenliği oda sıcaklığında8.0.10-15 S/cm'den, 240oC de 3.0.10-13 S/cm'e arttı, katkılananlarda ise 3.5.10-11 S/cm'e kadararttı.Ergiterek karıştırma ile çeşitli oranlardaki ikili PAr/MWCNT ve üçlü PAr/PPO/MWCNTkarışımlarından hazırlanan nanokompozitlerin morfolojisi, ışık, SEM ve AFM ile resimlendi.Nanokompozitlerin oda sıcaklığındaki yüzey ve hacim dirençleri ölçülerek elektrikiletkenlikleri tayin edildi. MWCNT ilavesiyle PAr'ın iletkenliği 10-2 S/cm'e PAr/PPOkarışımlarınınki ise 10-4 S/cm'e kadar arttırıldı. Nanokompozitlerin mekanik özellikleridinamik mekanik analiz ile ölçüldü. PAr'ın mekanik dayanımımı MWCNT ile artarken PPOile azaldı. PPO ve MWCNT ilavesiyle üçlü kompozitlerin bozunma sıcaklığı düşmesinerağmen 460oC'den daha yüksek kaldılar.Anahtar Kelimeler: ters gaz kromatografi, bisfenol A'nın asit kopoliesteri, Ardel? D-100,poli (2,6-dimetil-1,4 fenilen oksit), PPO, polimer-polimer etkileşim parametresi, elektrikseliletkenlik

Abstract:
At first, the retention diagrams of some solvents on a copolyester of bisphenol-A withterephthalic and isophthalic acids in equal ratio (PAr), poly (2,6-dimethyl 1,4-phenyleneoxide) (PPO) and their mixtures in compositions of 25/75, 50/50, 75/25 prepared by solventcasting were drawn by measuring their retention times in a wide temperature range by inversegas chromatography (IGC) technique. The second order thermal transition points of themixtures and their components were determined from their retention diagrams. Thethermodynamic polymer-solvent interaction parameters of PAr, PPO and their mixtures withthe studied solvents, solubility parameters of the polymers and polymer-polymer interactionparameters of mixtures were determined at temperatures between 220 oC and 260 oC. It wasconcluded that the polymers in the mixtures were miscible at studied temperature range sincetheir solvent independent polymer-polymer interaction parameters obtained by means of themethods proposed by various researchers.It was concluded that the mixtures were immiscible at room temperature but miscible at 220oC and 240 oC from the differential scanning calorimetry thermograms of the samplesprepared by solvent casting at room temperature and quenched from high temperatures. Theparameters obtained from the viscosity measurements of the mixtures were suggested that thepolymers were immiscible at 30 oC but they come near to miscibility at 70 oC. However, aphase separation could not be observed in the mixtures on the polarized light microscopyfrom 260 oC to room temperature. A shifting of the carbonyl peak of PAr on the Fouriertransform infrared spectroscopy-attenuated total reflection spectra from 1721 cm-1 to higherwave numbers by increasing ratio of PPO in the mixtures was interpreted as existence of afavorable specific interaction between polymers.The electrical conductivity of solvent cast films of PAr, PPO and their equimolar mixturedopped in various ratios with a few organic dopants were measured at dark and high vacuumin a wide temperature range. The conductivity of the mixture increased from 8.0.10-15 S/cm atroom temperature to 3.0.10-13 S/cm at 240oC in the case of undopped sample while itincreased up to 3.5.10-11 S/cm in the case of dopped ones.The morphologies of the nanocomposites prepared in various ratios by melt mixing of binarymixtures of PAr/Multiwalled carbon nanotube (MWCNT) and ternary mixtures ofPAr/PPO/MWCNT were represented by means of light, scanning electrone and atomic forcemicroscopies. The electrical conductivities of the nanocomposites were determined bymeasuring their surface and volume resistances at room temperature. By introduction ofMWCNT, the conductivity of PAr was increased 10-2 S/cm while those of PAr/PPO mixtureswere increased up to 10-4 S/cm. The mechanical properties of the nanocomposites weremeasured by dynamic mechanical analysis. The mechanical strength of PAr was increased byMWCNT however decreased by PPO. The decomposition temperatures of the ternarymixtures were higher than 460 oC although they decreased by introduction of PPO andMWCNT.Keywords: inverse gas chromatography, a copolyester of bisphenol-A, Ardel? D-100,poly(2,6-dimethyl 1,4-phenylene oxide), PPO, polymer-polymer interaction parameter,electrical conductivity.