Poli (Anilin) esaslı poli (Vinil klorür) kompozitlerin ve karışımların radyasyon duyarlılığı
Radiation sensitivity 0f poly (Aniline) based polymer composites
Yazar: UĞUR ADNAN SEVİL
Danışman: PROF.DR. OLGUN GÜVEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kompozitler = Composites ; PVC = PVC ; Polianilin = Polyanilines ; Polimerler = Polymers ; Radyasyon = Radiation

Özet:
IV ÖZET Bu çalışmada, saf polianilin (PANİ) ve bu polimerin polivinil klorür (PVC) ile hazırlanmış kompozit ve karışımlarının yüksek enerjili radyasyonla etkileşmesi sonucunda, iletkenlik özelliğinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. PANİ değişik yükseltgenme basamaklarına (Leucomeraldin, peraigranlin ve emeraldin) sahip bir polimer olup, yalnızca emeraldin yükseltgenme basamağında iken iletken hale getirilebilir. Emeraldin yükseltgenme basamağında bulunan polimer, pH inorganik protonik asitlerle etkileştirildiğinde PANİ-tuz (emeraldin- tuz) yapısında iletken, pH>4 den büyük protonik asitlerle yada bazik çözeltilerle etkileştirildiğinde PANİ-baz (emeraldin-baz) yapısında, yalıtkan özellik kazanmaktadır. PVC, y- ışınlan ile etkileştiğinde HC1 gazı salmaktadır. Bu gazın kompozit ve karışım yapısında bulunan P ANI-baz yapışma katılması sonucunda iletken yapıya dönüşmesi beklenmektedir. Yaptığımız çalışmada, yalıtkan yapıda PANİ-baz-PVC kompozit ve PANİ- baz- PVC karışımlar hazırlanmış ve bu örnekler y- ışınları ile değişik (0-1000 kGy) dozlarda ışınlandığında iletken yapıya dönüşmüşlerdir. PANİ-baz-PVC kompozit ve PANİ-baz-PVC karışım örnekler ile yapılan iletkenlik ölçüm çalışmaları sonucunda, başlangıçta 10"8 S/cm olan (yalıtkan) iletkenlik değerlerinin, ışınlama sonrasında (yaklaşık 1000 kGy) 10"2 S/cm değerlerine ulaştığı gözlenmiştir. Ayrıca, PANI-tuz-PVC iletken yapının iletkenliğindeki değişim de incelenmiş ve radyasyon etkisi ile iletkenliğinde önemli değişimler olmadığı gözlenmiştir. Bu örnekler üzerinde ışınlamanın yarattığı etkiler spektroskopik yöntemlerle incelenmiştir. Bu çalışmalar, FT-IR, UV-gör, ESCA ve AFM yöntemleri ile yapılmıştır. FT-IR yöntemi ile yapılan çalışmalarda, 1315, 1140 ve 810 cm"1 deki bandlar ve diğer bandlar analiz edilmiş ve 1315 ve 1140 cm*1 de iletkenliği karekterize eden bandların şiddetlerinin ve alanlarının ışınlama dozu arttıkça arttığı gözlenmiştir. UV-gör bölge spektroskopik yöntemi ile yapılan çalışmalarda ise, ışınlamadan önce yani yalıtkan halde iken 630 nm de gözlenen bandın, ışınlama dozuna bağlı olarak kaybolduğu ve aynı zamanda 820 nm de yeni bir bandınoluştuğu ve ışınlama dozunun artışı ile bu bandın şiddetinde artış olduğu belirlenmiştir. ESCA ile yapılan çalışmada ise ışınlanmamış örneklerde 199 eV de herhangi bir pik gözlenmezken ışınlamayı takiben, bu enerji değerinde Cl" iyonuna ait bir pikin oluştuğu gözlenmiştir. AFM ile yalnızca PANI-baz-PVC karışım örneklerin yüzeylerinde yapılan taramalarda, ışınlamanın etkisi ile HC1 oluşumuna bağlı olarak yüzeyde aşırı bir pürüzlülüğün oluştuğu gözlenmiştir. Bütün bu sonuçlar PANI-baz-PVC yalıtkan sistemlerinin yüksek enerjili ışınlarla ışınlandığında PVC'nin saldığı HC1 ile PANİ'de iletkenlik artışına yol açtığım göstermiştir.

Abstract:
VI ABSTRACT In this work we investigated electrical conductivity of the PANI/PVC composites and blends irradiated by gamma radiation. PANI has three different oxidation states which are called leucomeraldine, pernigranilene and emeraldine oxidation state and only emeraldine polymer exhibits electrical conductivity. If emeraldine base polymer is treated with acidic solution ( either organic or inorganic protonic acids) that has pH lower than 4, it is converted to emeraldine salt form which is the conducting form of the emeraldine polymer. If the polymer is treated with solution that has pH larger than 4, the polymer becomes insulating. PVC undergoes a high degree dehydroclorination when exposed to gamma rays. We thus expect that this released HC1 gets trapped by the nonconducting PANI emeraldine base present in the composites and blends and becomes converted to its conducting emeraldine salt form. Electrical conductivity of the composites and blends were measured before and after irradiation. The conductivity of the nonconducting sample increases from 10"8 s/cm to almost 10"2 S/cm after irradiation at 1000 kGy dose. Spectroscopic characterisation was performed using FTIR, UV-Vis and ESCA techniques. From the IR data we have determined that the intensity of the peaks in 1200-800 cm"1 region change upon exposure to radiation. The peaks at 1315, 1140 and 810 cm"1 related with the change in the electrical conductivity of the material and their intensities increase with radiation dose. There are also features which change with radiation dose in the UV-Vis spectra. Nonconducting composites have strong absorption bands in all regions and especially a broad band around 600 nm. After these films are exposed to gamma irradiation, absorption of the characteristic peaks of the nonconducting form decrease with increased radiation dose and a new band around 800nm arises and grows stronger with irradiation dose. Similar changes are also present in the ESCA spectra of the PANI/PVC composites before and after irradiation. For examples although no free CI" peak at 199,5 eV could be observed before irradiation this peak appears after irradiation. This result is a manifestation of the trapping of the radiation released HC1 by PANI base.We have also investigated the surface structure of the irradiated PANI/PVC blends by using AFM technique. Before irradiation surface of the films were very smooth, but when these films were irradiated up to 700 kGy, countless uneven spots appeared on the surfaces of the films as a result of HC1 releasing.