Poli(vinil klorür)/poliizopren/polipirol üçlü kompozitlerinin sentezi, karakterizasyonu ve dedoping-redoping özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterisation of Poly(vinyl chloride)/polyisoprene/polypyrrole ternary composites and investigation of their dedoping/redoping properties
Yazar: SEDANUR ARSLAN
Danışman: PROF. DR. BEKİR SARI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, sulu ortamda önce kimyasal polimerleşme yöntemiyle, yükseltgen olarak demir(III) klorür (FeCl3) kullanılarak %94 verimle polipirol (PPy) sentezlendi. Sonra, farklı kütle oranlarında; poli(vinil klorür) (PVC) ve poli(cis-1,4 izopren) (PI) kullanılarak PVC/PI/PPy özgün üçlü kompozitleri hazırlandı. Deneylerde, demir (III) klorür yükseltgen olarak kullanıldı ve monomer/yükseltgen mol oranı 2/5 olarak alındı. Polipirol (PPy) ve üçlü kompozitlerin FTIR analizi ile yapısal özellikleri incelendi, PPy ve kompozit oluşumunu destekleyen bandlar elde edildi. PPy ve üçlü kompozitlerin manyetik özellikleri Gouy terazisi ile ölçüldü ve iletkenlik mekanizmalarının polaron yapıda oldukları belirlendi. Peleti hazırlanan örneklerin oda sıcaklığında ve farklı sıcaklıklarda dört nokta tekniği ile iletkenlikleri ölçüldü. PPy'nin oda sıcaklığındaki iletkenliği 3,69x10-4 S cm-1 olarak bulundu. Kompozitler içinde en yüksek iletkenlik ise, 1,84x10-4 S cm-1 değeri ile %66 PPy içeren PVC/PI/PPy kompozitinde elde edildi. Sıcaklık arttıkça kompozitlerin iletkenliklerinin arttığı belirlendi. PPy'nin yığın yoğunluk değeri 0,71 g cm-3 olarak bulundu. Hazırlanan PPy ve üçlü kompozitlerin yapıları; FTIR, Termogravimetrik Analiz (TGA), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-Işını Kırınımı (XRD) ile incelendi. Ayrıca PPy ve üçlü kompozitler, 3 farklı derişimde NH3 (suda) ve HCl (suda) çözeltilerine belirli sürelerde maruz bırakılarak dedoping-redoping özellikleri incelendi. Böylece, PPy ve üçlü kompozitlerin iletkenliklerinde periyodik olarak değişen tersinir azalmalar-artmalar belirlendi.

Abstract:
In this M.Sc thesis, polypyrrole (PPy) was first synthesized by chemical polymerization in aqueous media using iron(III) chloride (FeCl3) as oxidant, resulting in a 94% yield. Subsequently, unique ternary composites (PVC/PI/PPy) were prepared using poly(vinyl chloride) (PVC) and poly(cis-1,4 isoprene) (PI) in varying mass ratios. In the experimental procedure, iron (III) chloride was employed as the oxidizing agent, with a monomer/oxidizing agent ratio of 2:5. The structural properties of polypyrrole (PPy) and ternary composites were analyzed by FTIR spectroscopy, and bands were obtained that support the formation of PPy and the composites. The magnetic properties of PPy and ternary composites were quantified using a Gouy balance, and the conductivity mechanisms were identified as polaron. The conductivities of the pelletized samples were determined at room temperature and at various temperatures by the four-point technique. The conductivity of PPy at room temperature was determined to be 3.69 x 10⁻⁴ S cm⁻¹. The highest conductivity was observed in the PVC/PI/PPy composite, comprising 66% PPy, with a value of 1.84x10-4 S cm-1. It was established that the conductivity of the composites increased in accordance with the rise in temperature. The bulk density value of PPy was determined to be 0.71 g cm⁻³. The structures of the prepared PPy and ternary composites were characterized by FTIR, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). In addition, PPy and ternary composites were exposed to 3 different concentrations of NH3 (aq) and HCl (aq) solutions for certain periods of time and their dedoping-redoping properties were investigated. Periodically varying reversible decreases-increases in the conductivity of PPy and ternary composites were determined.