Blok uzunluğu kontrol edilebilir blok kopolimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of block size controllable block copolymers
Yazar: BETÜL ERTEKİN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERSÖZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada kendiliğinden toplanan blok kopolimer ince filmlerin mikrofaz ayrılması ile dizinlerinin oluşturulması amaçlanmaktadır. Bu amaçla ince film bazında blok kopolimer morfolojisine etki eden parametreler değiştirilerek, blokların ayrılması için yöntem belirleme ve blok uzunluklarının kontrolü üzerinde çalışılmıştır.İlk olarak Kontrollü/Yaşayan Polimerizasyon yöntemlerinden biri olan Atom Transfer Radikal Polimerizasyon (ATRP) tekniği kullanılmış ve deneysel parametreler değiştirilerek önce Polistiren makrobaşlatıcı ve ardından Poli(stiren-b-metilmetakrilat) (PS-b-PMMA) blok kopolimeri sentezlenmiştir. Elde edilen polimerlerin molekül ağırlığı ve heterojenlik indisleri jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) kullanılarak tespit edilmiş, yapısal karakterizasyonu H-NMR ve FT-IR spektroskopisi kullanılarak belirlenmiştir. Elde edilen blok kopolimerler mikrofaz ayrılması çalışmalarında kullanılmıştır.İkinci kısımda ise, sentezlenen polimerlerin yanı sıra ticari olarak temin edilen PS-b-PMMA blok kopolimerleri de kullanılarak nano desen oluşturulması üzerinde yoğunlaşılmıştır. Mikrofaz ayrılması davranışı üzerine; çözücü ve çözücü karışımlarının etkisi, film kaplama yönteminin etkisi, yüzey modifikasyon çeşitinin etkisi, katkılama etkisi ve ısıl işlem sıcaklığının etkisi incelenmiş, istenilen özelliklere sahip desenlerin hazırlanmasında en uygun şartların belirlenmesine çalışılmıştır. Mikrofaz ayrılmaları üzerine mikrodalga işleminin etkisi ilk defa incelenmiş ve hem yüksek hem de düşük molekül ağırlıklarında blok kopolimerler kullanılarak mikrofaz ayrılmaları gerçekleştirilebilmiştir. Mikrofaz ayrılmaları Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) kullanılarak görüntülenmiştir. Elde edilen veriler kullanılarak nanoteknoloji uygulamalarında faydalanılacak blok kopolimer şablonların hazırlanmasına yönelik reçeteler belirlenmiştir.

Abstract:
In this study it is aimed to form self assembled block copolymer thin film patterns by using microphase seperation technique. For this purpose, parameters that effect the block copolymer morphology on thin film formation has been adjusted and it has been worked on determining a method to separate blocks and controlling the block sizes.Firstly, Atom Transfer Radical Polimerization (ATRP) method which is a Controlled/Living Polymerization Technique was used with adjusting experimental conditions to synthesize polystyrene macroinitiator and Poly(styrene-b-methylmethacrylate) block copolymer, respectively. Synthesized block copolymers? molecular weight and polydispersity values have been analyzed with gel permeation chromatography (GPC). Structural characterizations have been examined with H-NMR and FT-IR Spectroscopy. These block copolymers have been used in microphase separation studies.In the second part not only synthesized but also commertially purchased PS-b-PMMA block copolymers were used and it has been concentrated on obtaining nanopatterns. The effects of solvent and solvent mixture, polymer film casting technique, surface modification type, additives and thermal annealing temperature have been investigated on microphase seperation behaviour. It was studied to determine optimum conditions to prepare expedient block copolymer patterns. Microwave annealing effect is investigated first time both high and low moleculer weighted block copolymers thus, we have been able to get microphase separation. Microphase separations were monitored with Atomic Force Microscopy (AFM). With using the obtained data, experimental conditions for preparation of block copolymer templates which useful for nanotechnology applications were determined.