Iletken politiyofen/kaolinit kompozitinin organik ortamda hazırlanması ve karakterizasyonu
The preparation and the characterization of conductive polythiophene/kaolinite composite in organic medium
Yazar: MERİÇ GÜNAY
Danışman: PROF. DR. MEHMET SAÇAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kaolinit = Kaolinite ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Politiyofen = Polythiophene ; Sensörler = Sensors ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
İletken polimerlerden (İP) politiyofen (PTh), kolay sentez yöntemi ve yapısal olarak kolay modifiye edilebilir olması sebebiyle bilimsel çevrelerde ilgi görmektedir. İletkenliği (10-3-10-4 S/cm), polianilin (PAni) ve polipirole (PPy) kıyasla düşüktür; ancak uygulamalarda bu değer yeterli olmaktadır. PTh'ye termal ve mekanik kararlılık, aleve ve korozyona karşı dayanıklılık kazandırmak için bir kil minerali olan kaolinit (Kao) ile kompozitinin hazırlanması amaçlanmıştır. İletken PTh/Kao kompoziti organik ortamda susuz demir(III)klorür (FeCl3) yükseltgeni kullanılarak kimyasal polimerizasyon yöntemiyle hazırlandı. Kompozitte %PTh verimi ve iletkenlik açısından en yüksek değerler (%37,1 PTh ve 1,7×10-3 S/cm) hacimce eşit CH2Cl2 ve ACN çözücü karışımında elde edildi. Bu değerler yükseltgen/monomer (Y/M) oranı 2/1 ve polimerleşme sıcaklığı 0 °C iken elde edildi. Kompozitin iletkenliği aynı koşullarda sentezlenen saf PTh'nin iletkenliğine (2,6×10-3 S/cm) oldukça yakındı. Kompozitin karakterizasyonu SEM, FTIR, XRD, TGA, BET analizleri ve Vickers sertliği ölçümleri ile yapıldı. SEM görüntülerinde PTh küreciklerinin Kao'nun tabakaları yüzeyini kaplamış bir şekilde bulunduğu görüldü. Kompozitin FTIR spektrumunda, PTh'den ve Kao'dan kaynaklanan karakteristik pikler gözlendi. TGA analizinde, saf PTh'nin ilk bozunmaya başlama sıcaklığının 210 ºC, PTh/Kao'nunkinin ise 230 ºC olduğu görüldü. PTh/Kao'nun XRD spektrumunun saf Kao'nunkine oldukça benzer olduğu gözlendi. Gerçekleştirilen BET analizlerinde kompozitin birim yüzey alanının saf Kao'nunkine göre daha büyük olduğu tespit edildi.

Abstract:
Polythiophene (PTh) is a conductive polymer (İP), which can be synthesized easily. Its molecular structure can be modified easily as desired. PTh is less conductive (10-3-10-4 S/cm) than polyaniline (PAni) or polypyrrole (PPy), but its conductivity is sufficient for industrial applications. It was aimed to prepare a composite of PTh, and kaolinite (Kao) which is a clay mineral, in order to improve the thermal and mechanic properties, flame retardant properties of PTh and to make it corrosion resistant. Conductive PTh/Kao composite was prepared in organic medium using FeCl3 oxidant by chemical polymerization method. The highest PTh yield (%37,1) and conductivity (1,7×10-3 S/cm) was achieved in the mixture of equal volumes of CH2Cl2 and ACN. These values were obtained when the oxidant/monomer ratio (Y/M) were 2/1 and the polymerization temperature were 0 °C. Value of composite?s conductivity was quite close to the value of pure PTh (2,6×10-3 S/cm) which was synthesized under same conditions. Characterization of PTh/Kao was done by SEM, FTIR, XRD, TGA, BET analysis and Vickers hardness measurements. In SEM images it was observed that the globular particles of PTh were coated on the surface of Kao layers. In the FTIR spectrum of PTh/Kao both characteristic peaks of PTh and Kao was observed. In TGA analysis, first degradation temperature of pure PTh and PTh/Kao were 210 ºC and 230 ºC respectively. XRD spectrum of PTh/Kao was similar to that of pure Kao. In BET analysis, the specific surface area of the compozite was larger than the spesific surface area of Kao.