Bazı biyobozunur polimerlerin modifikasyonu, karakterizasyonu ve elektroreolojik özelliklerinin incelenmesi
Modification, characterization and investigation of electrorheological properties of some biodegradable polymers
Yazar: MEHMET ÇABUK
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA YAVUZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada; polianilin, politiyofen ve polipirol iletken homopolimerlerinin doğal biyobozunur polimer olan kitosan ile aşı kopolimerlerinin sentezi hedeflenmiştir. Bu işlem, asidik ortamda yükseltgen tuzlar kullanılarak monomerlerin radikalik katılma polimerizasyonu yoluyla gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen numunelerin karakterizasyon işlemleri; FTIR, 1H NMR, UV/Vis, TGA, SEM ve TEM teknikleri kullanılarak yapılmıştır.Karakterizasyon sonuçlarına göre aşı kopolimerler, iletken polimerlerin radikalik bir mekanizma yolu ile kitosan üzerindeki NH2 grubuna bağlanması ile sentezlenmiştir. Kitosan üzerine aşı kopolimerizasyon sonucunda kopolimerlerin tanecik boyutlarında artış, yoğunluk değerlerinde azalma ve iletkenlik değerlerinde artış gözlenmiştir.Süspansiyonun zeta potansiyeli üzerine pH, farklı değerlikli tuzlar, yüzey aktif maddeler ve sıcaklık etkileri incelenmiştir. Zeta potansiyeli değerlerinden polimerlerin koloidal kararlılık için olması beklenen aralıkta (+30m???-30mV) olduğu görülmüştür. Süspansiyon ortamına farklı türlerin eklenmesi ile zeta potansiyeli değerleri farklı şekilde etkilenmiştir. Aşı kopolimerlerin sentezlenmesi ile zeta potansiyeli değerleri daha kararlı hale gelmiştir.Farklı hacim kesirlerinde silikon yağı içerisinde hazırlanan süspansiyonların promoter, hacim kesri, elektrik alan, kayma hızı, kayma gerilimi, sıcaklık ve frekans gibi değişkenlere karşı ER davranışları belirlenmiştir. Ayrıca, süspansiyonlara elektrik alan varlığında ve yokluğunda sürünme testleri uygulanarak zaman içerisinde gösterdikleri deformasyonlar hesaplanmıştır.Elektroreometre ile yapılan deneylerde, polimerlerin uygulanan dış elektrik alan kuvvetini algılayarak viskozitelerinin artış gösterdiği belirlenmiştir. Polimerlerin ER verimi dedop işlemi ile yaklaşık 5 kat artmasına ragmen promoter ilavesi ile ER verimi artış göstermemiştir. Bu nedenle sentezlenen polimerler kuru ER malzeme sınıfına dahil edilmiştir. Ayrıca, süspansiyonlara E uygulanması ile akma gerilimi (?y) değerlerinde Newtonian olmayan Bingham türü akışa uygun artışlar meydana gelmiştir. PPy/SO sisteminin ?y = E1,87 ile teorik değere en yakın ER sistemi olduğu bulunmuştur. Sürünme-geri kazanım testlerinde, süspansiyonlar tersinir viskoelastik deformasyon göstermişlerdir. Bu sonuçlara göre, sentezlenen polimerlerin akıllı malzeme olarak endüstriyel uygulamalar için uygun olabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this work; the synthesis of graft copolymers of polyaniline, polythiophene and polypyrrole conducting homopolymers(CP) were aimed with chitosan (CS) which is biodegredable polymer. This step was achievied by radicalic polymerization of monomers using oxidative salts in acidic medium. The characterization studies of synthesized samples were performed by FTIR, 1H NMR, UV/Vis, TGA, SEM and TEM techiniques.According to characterization results, graft copolymers were synthesized via to a radicalic mechanism of conducting polymers with bonding NH2 group on CS. After the graft copolymerization on CS, it has been observed that an increase on the particle sizes and conductivities copolymers and a decrease on the densities of copolymers.The effects of pH, different valence salts, surfactants and temperature on zeta potantial were investigated. Zeta potential values of the polymers were observed to be expected range for colloidal stability (+30m???-30mV). The zeta potantial values has affected with the addition of different species in suspension medium.The effects of some parameters such as promoter, volume fraction, electric field, shear rate, shear stres, temperature and frequency on ER behaviors of suspensions prepared in silicone oil of different volume fractions were determined. Also, Creep tests were applied to suspension in the presence and absence of electric field and deformations observed in suspensions with time were calculated.Experiments performed by electrorheometer showed that polymer?s viscosity values increased with detecting of applied external electric field strength. Even ER yields of polymers increased roughly five times with dedoping process, it didn?t change with addition of promoter. Therefore, synthesized polymers were classified as dry based ER materials. Also, increases in yield stress (?y) values of the suspensions with E occured accordance with non-Newtonian Bingham type Flow. PPy/SO system was found to be close to the theoretical value with ?y = E1,87. Creep-recovery tests were applied to all the suspensions and recoverable viscoelastic deformations determined. According to these results, the synthesized polymers can be classified as a smart material which is an important parameter for potential industrial applications.