PECVD tekniği ile izopren temelli homo ve kopolimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of isoprene based homo and copolymers by PECVD technique
Yazar: MERVE YORULMAZ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KARAMAN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada poli (İzopren) ve poli (İzopren- co- Akrilik asit) polimerik ince filmler Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme (PECVD) yöntemi ile sentezlenmiştir. Çözücü kullanımına gereksinim duyulmadan tek adımda ve düşük sıcaklıkta kaplama yapılabilmesi gibi önemli avantajları sunması sebebiyle arzu edilen homo ve kopolimer ince filmlerin sentezinde PECVD yöntemi tercih edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda substrat sıcaklığı ve plazma gücü parametreleri sabit tutularak monomer akış hız oranlarındaki değişimin kaplamaların kimyasal, morfolojik ve ıslatma özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. PECVD reaktörüne 2-metil 1,3-bütadien (İzopren) ve akrilik asit (AA) monomer buharları, herhangi bir ısıtma işlemlerine tabii tutulmadan PECVD reaktörüne beslenerek silikon alttaş üzerine ince film kaplamalar elde edilmiştir. Sistemde 13.56 MHz RF plazma kaynağı kullanılmış olup, deneysel çalışmalarda 15 W plazma gücü uygulanmıştır.  Kaplanan filmlere ait FTIR spektrumları incelendiğinde fonksiyonel grupların büyük ölçüde korunarak kaplandığı, kimyasal olarak düzgün yapılı, hidrofilik özellikte kopolimer filmlerinin elde edildiği görülmüştür. PIP homopolimer kaplamasının en homojen ve iğne deliksiz (pin hole-free) kaplama olduğu, PAA kaplamasının az miktarda iğne delikleri içerdiği ve P(AA-IP) kopolimer kaplama yüzeyinin çok sayıda tüm yüzey üzerine yayılmış farklı boyutlarda iğne delikleri içerdiği gözlemlenmiştir. AFM sonuçlarına göre 5.9 nm pürüzlülük derecesine sahip, oldukça pürüzsüz P (IP-AA) ince filmler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, poly (Isoprene) and poly (Isoprene-co-Acrylic acid) polymeric thin films were synthesized by Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (PECVD) method. The PECVD method was preferred for the synthesis of desired homo and copolymer thin films, since it offers important advantages such as coating in one step and at low temperature without the need for solvent use. In experimental studies, the effects of changes in monomer flow rates on the chemical, morphological and wetting properties of the coatings were investigated by keeping the substrate temperature and plasma power parameters constant. Thin film coatings on silicon substrate were obtained by feeding 2-methyl 1,3-butadiene (Isoprene) and acrylic acid (AA) monomer vapors to the PECVD reactor without any heating processes. 13.56 MHz RF plasma source was used in the system and 15 W plasma power was applied in the experimental studies. When the FTIR spectra of the coated films were examined, it was observed that the functional groups were largely protected and chemically uniform, hydrophilic copolymer films were obtained. It has been observed that the PIP homopolymer coating is the most homogeneous and pin hole-free coating, the PAA coating contains a small amount of pinholes, and the P(AA-IP) copolymer coating surface contains a large number of pinholes of different sizes spread over the entire surface. According to the AFM results, very smooth P (IP-AA) thin films with a roughness of 5.9 nm were obtained.