Polianilin ve türevleri ile pvc nanokompozitlerin sentezlenmesi ve gamma radyasyonunun etkisinin incelenmesi
Synthesis of polyaniline and its derivatives with pvc nanocomposites and research of gamma radiation impact
Yazar: EMEL COŞKUN
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR ADNAN SEVİL
Hitit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada, PVC/PANİ filmlerin hazırlanması, PVC/PANİ-baz, 2-Cl-PANİ ve PVC/2-Cl-PANİ?baz kompozit küreler 2-CI-PANİ/PANİ?baz kopolimerlerin yüksek enerjili radyasyonla etkileşmesi sonucunda, iletkenlik özelliğinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir.

Polianilinin; kolay sentezlenebilmesi, atmosfer koşullarına dayanıklılığı, iyi redoks özellikleri ve kullanım alanının genişliği (mikroelektronik, korozyon önleme vb.gibi), onu iletken polimerler arasında en önemlilerden biri haline getirmiştir. Polianilin (PANİ), kimyasal ve elektrokimyasal olarak sentezlenir. Leucoemeraldin (LB), emeraldin (EB) ve pernigrenalin (PB) olmak üzere değişik oksidasyon formları vardır. LB ve PB formu sırası ile tamamen indirgenmiş ve tamamen yükseltgenmiş formlarıdır. EB formunda ise indirgenmis ve yükseltgenmiş birimlerin sayısı eşittir ve yalnızca emeraldin tuzu, PANİ`nin iletken formudur. Kullanılan asidin pH` ı, dopantın büyüklüğü, tipi, şekli ve konsantrasyonu, polianilinin oluşmasında önemli rol oynarlar. Aynı şekilde, PANİ` nin iletkenliğini de etkileyen; doplanma derecesi, oksidasyon durumu ve polimerin morfolojisi gibi faktörler vardır. 

PVC, ? ışınları ile etkileştiğinde radyoliz ürünü olan HCI gazı salmaktadır. Bu gazın kompozit ve karışım yapısında bulunan PANİ-baz yapısına katılması (dope) sonucunda iletken yapıya dönüşmüştür.

Yaptığımız çalışmada, yalıtkan yapıda PVC/PANİ-baz kompozit ve PVC/PANİ-baz karışımları hazırlanmış ve bu örnekler ?- ışınları ile değişik (50, 100, 150, 200 kGy) dozlarda ışınlandığında iletken yapıya dönüşmüşlerdir.

PVC/PANİ-baz kompozit ve PVC/PANİ-baz karışım örnekler ile yapılan iletkenlik ölçüm çalışmaları sonucunda, başlangıçta 10-8 S/cm olan (yalıtkan) iletkenlik değerlerinin, ışınlama sonrasında 10-3 S/cm değerlerine ulaştığı gözlenmiştir. Ayrıca PVC/PANİ-tuz 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, SEM yöntemleri ile yapılmıştır. FT-IR yöntemi ile yapılan çalışmalarda,-1600, 1500, 1450, 1160 cm-1 deki bandlar ve diğer bandlar analiz edilmiş ve 1160 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 600 nm de gözlenen bandın, ışınlama dozuna bağlı olarak kaybolduğu ve aynı zamanda 800 nm de yeni bir bandın oluştuğu ve ışınlama dozunun artışı ile bu bandın şiddetinde artış olduğu belirlenmiştir.

Bütün bu sonuçlar PVC/PANİ-baz yalıtkan sistemlerinin yüksek enerjili ışınlarla ışınlandığında PVC? nin saldığı HCI ile PANİ? de iletkenlik artışına yol açtığını göstermiştir.

Abstract:
In this study, changes which were occuring in conduction property of the preparation of PVC/PANI films, PVC/PANI base, 2-CI-PANI and PVC/2-CI-PANI-base composite spheres, 2-CI-PANI/PANI ? base copolymers were investigated as a result of interaction of high-energy radiation.

Polyaniline is a very important material in the class of conducting polymers because it is synthesized easily, it is environmental stable, it has good redox properties and very large usage field like as microelectronic, corrosion prevention. After this discovery, conducting polymers have generated much scientific interest. Polyaniline (PANI) is synthesized with electrochemical or chemical methods. It has different intrinsic oxidation states, leucoemeraldine (LB), emeraldine (EB) and pernigrenaline (PB). LB and PB form is fully reduced and oxidized form of the polyaniline, respectively. In the EB form, reduced and oxidized units are equal number. Emeraldine salt is the only conducting form of the PANI. Polymer growth of PANI is affected from the type, size and shape of the dopant, concentration of the dopant, pH of the acid in the same way, conductivity of the PANI depends on the degree of doping, oxidation state, and the particle morphology.

When PVC interacts with ?  rays release HCI gas which is radiolysis product. As a result of this gas participates to composite and PANI-base structure which is mixture structure (dope) has become conductive.

In our study, non-conductive PVC/PANI-base composite structure and PVC/PANI ? base blends were prepared. When these samples irradiated with ?  rays at different doses (50-10-150-200 kGy), they turned into conductive structure.

As a result of the conductivity measurement studies with PVC/PANI-base composite and PVC/PANI-base blend samples, the studies showed that the initial 10-8 S/cm( non-conducting) conductivity values was observed 10-3 S/cm after irridiation. In addition, the change in conductivity of PVC/PANI-salt conductive structure were examined and no significant changes in conductance was observed with radiation effect.

The effects of irridiation on these samples were investigated by spectroscopic methods. These studies were done with FT-IR, UV-Gör, SEM methods. -1600, 1500, 1450, 1160 cm-1 and the other bands were analysed with FT-IR methods and intense and areas of the bands which characterized the conductivity at 1160 cm-1 was observed increasing with the increasing irridiation dose. With the spectroscopic studies by the method of UV-Gör determined that observed band before irridiation at 600 nm was lost depending on the irridiation dose and at the same time at 800 nm? de a new band occured and intensity of this band increased with the increase of irradiation dose.

All these results showed that when PVC/PANI-base insulating systems were irradiated with high energy rays, HCI which was released from PVC has led to an increase in the conductivity of PANI.