Dietanol amin yan grup taşıyan stiren ile benzil metakrilat kopolimerlerinin bazı geçiş metalleri ile komplekslerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of some transition metals complexes with styrene containing diethanolamine side groups and benzyl methacrylate copolymers
Yazar: FETHİYE ÖKSÜZ
Danışman: DOÇ. DR. ASLIŞAH AÇIKSES
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, 4-klorometil stiren dietanol amin ile reaksiyona sokularak 4-dietanolaminometil stiren (DEAMSt) monomeri hazırlandı. Daha sonra, 4-dietanolaminometil stiren (DEAMSt) monomeri ile benzil metakrilat (BMA) monomer içeren üç farklı bileşimde kopolimerleri serbest radikal polimerizasyon yöntemiyle 60 ° C'de 1,4 dioksan çözücü ve AIBN başlatıcı ortamında sentezlendi. Sentezlenen kopolimerler FT-IR, 1H-NMR, element analizi, SEM, XRD, DSC ve TGA spektral teknikler ile karakterize edildi. Elde edilen bu kopolimerler ligand olarak kullanılıp Co(II), Ni(II)  ve Zn(II) metal iyonları ile kompleksleri hazırlandı. Kopolimer metal kompleksleri elementel analiz, FT-IR, SEM, XRD, manyetik ölçümler ve kopolimer metal komplekslerinin termal davranışları TGA, DTA ve DSC teknikleri kullanılarak karakterize edildi. Kopolimerlerdeki DEAMSt ve BMA'ın bileşimleri 1H-NMR spektrumları ile belirlendi ve kopolimerlerdeki  % DEAMSt bileşimleri sırasıyla (0.23, 0.49, 0.70) olarak bulundu. 
Ayrıca kopolimer-metal komplekslerinin manyetik ölçümlerine göre Ni(II) ve Co(II) komplekslerinin paramanyetik, Zn(II) metal kompleksini ise diyamanyetik olduğu bulundu ve metal komplekslerin tetrahedral yapıya sahip olduğu görüldü. Komplekslerdeki ligand: metal oranları 2: 1 olarak bulndu. Hem Poli(DEAMSt0.49-ko-BMA) hem de Poli(DEAMSt0.49-ko-BMA)-Zn kompleksi, çeşitli sıcaklıklara kadar ısıtıldı. Sıcaklık arttıkça, hidrojen bağından kaynaklanan 3125-3429 cm-1'de O-H germe bantlarının yoğunluğunda bir azalma ve yüksek frekanslara kaydığı gözlendi. XRD analizi ile ligandların ve metal komplekslerin amorf yapıda oldukları bulundu ayrıca kopolimer metal kompleksler 100 0C'de 1 saat ısıtılarak komplekslerin kristal yapı gösterdikleri görüldü. Jel Geçirgenlik Kromotografisi (GPC) ile Poli(DEAMSt0.23-ko-BMA) ve Poli(DEAMSt0.49-ko-BMA)  polimerinin ağırlıkça ortalama molekül ağırlığı ve heterojenlik indisi tayin edildi. Poli(DEAMSt0.70-ko-BMA) ligandı herhangi bir çözücüde çözünmediği için GPC analizi yapılamadı. Muhtemelen 4-dietanolaminometil stiren birimleri kopolimerde arttıkça kopolimerde çözünürlüğün sınırlandığı anlaşıldı. Element analizi ile kopolimer ve metal komplekslerde ki C, H, N % yüzde değerleri bulunup molekül formülleri oluşturuldu ve SEM/EDX leri alınarak komplekslerde ki metal yüzdeleri mol olarak tayin edildi. Sonra SEM görüntüleri alınarak ligandlar ve metal komplekslerin morfolojik yapıları belirlendi. Metal komplekslerinin SEM ve XRD analizi, metal iyonlarının ligandın yapısına katıldığını doğruladı. Daha sonra ligandlar ve kopolimer-metal komplekslerinin dielektriksel özellikleri (dielektrik sabiti, dielektrik kayıp faktörü ve iletkenlik) frekansın bir fonksiyonu olarak araştırıldı. Dielektrik sabiti ve Dielektrik kayıp faktörü değerleri frekans artışı ile azalırken, iletkenlik değerleri frekans artışı ile artmıştır.

Anahtar Kelimeler: Ligand, Polimer-Metal Kompleks, Dielektiriksel Özellikler, Kopolimer, Manyetik Ölçümler.

Abstract:
In this study, 4- diethanolaminomethyl styrene (DEAMSt) monomer was prepared by reaction of 4-cloromethyl styrene with diethanol amine. Then, the copolymers in three different combinations of 4-diethanolaminomethyl styrene (DEAMSt) monomer with benzyl methacrylate (BMA) monomer were synthesized by free radical polimerization method at 60 °C in presence of 1,4 dioxane as solvent and AIBN as initiator. Synthesized copolymers were characterized by FT-IR, 1H-NMR, elemental analysis, SEM, XRD, DSC and TGA techniques. The resulting copolymers were used as ligand and prepared complexes with Co (II), Ni (II) and Zn (II) metal ions. The copolymer-metal complexes were characterized by elemental analysis, FT-IR, SEM, XRD, magnetic masurements, and the thermal behaviors of the copolymer-metal complexes were determined by using TGA, DTA and DSC techniques. The compositions of DEAMSt and BMA in the copolymers were determined by 1H-NMR spectrums and DEAMSt % in the copolymer compositions were estimated as (0.23, 0.49, 0.70), respectively. 
Also, according to magnetic measurement of copolymer-metal complexes Ni(II) and Co (II) complexes are paramagnetic, that of Zn (II), was found that was the diamagnetic. According to the magnetic measurements it has been suggested that geometry structure for all complexes is tetrahedral and the rates ligand to metal in the complexes were found to be 2:1. Both Poly(DEAMSt0.49-co-BMA) and Poly(DEAMSt0.49-co-BMA)-Zn complex were heated up to various temperatures. As temperature increases, a decreasing in the intensities of O-H stretching bands at 3125-3429 cm-1 resulting from hydrogen bond was observed and shifted to high frequency. Gel permeation chromatography was used to determine the average molecular weights and polydispersity index of Poly(DEAMSt0.23-co-BMA) and Poly(DEAMSt0.49-co-BMA) ligands. GPC results could not be obtained because the Poly(DEAMSt0.70-co-BMA) ligand was not soluble in any solvent. The molecular formula and were estimated from elemental analysis C, H, N % and the amounts of metal by mole (%) in the complexes were estimated by SEM-EDX measurements. Then, SEM images were recorded and morphological structures of ligands and metal complexes were determined. The ligands and metal complexes were characterized to be amorphous by XRD analysis, also, metal complexes were found to exhibit crystal structures by heating for 1 hour at 100 °C. The SEM and XRD analysis of metal complexes confirmed that metal ions participates to the structure of the ligand. The dielectric measurements of ligands and theirs metal complexes were investigated depending on frequency. While the dielectric constant and dielectric loss factor values were decreased with frequency increasing the conductivity values estimated that increases with frequency increasing.

Keywords: Ligand, Polymer-Metal Complexes, Dielectric Properties, Copolymer, Magnetic Measurements.