Barim, Esra; Gundogdu, Emrah

In this study, the P(N-vinyl carbazole-co-benzyl methacrylate) copolymer was synthesized, characterized by FT-IR/1H-NMR spectroscopic methods, and its composition was calculated from 1H NMR spectra. Composites of the copolymer with four different ratios of graphite (GR) and MAX phase (Ti3AlC2) by weight were prepared to obtain functional and novel electronic components for energy storage applications. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction analyses were performed for some samples. Differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis curves were used to determine the thermal behavior of the materials. It was concluded that the composite with the highest glass transition temperatures and thermal stability was the composite with 10wt%GR/10wt%MAX additive. The thermal degradation kinetics of the copolymer and the composite containing 10wt%GR/10wt%MAX were investigated by applying the Flynn-Wall-Ozawa (FWO), Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) methods and it was found that the thermal degradation activation energy of the composite was lower than that of the polymer. The dielectric properties of the materials were investigated at room temperature and between 0.1 kHz and 5 kHz. At 1 kHz the dielectric constants of the copolymer and 10wt%GR-doped composite were found to be 2.22 and 12.31, respectively. The composites doped with 10wt%GR and 10wt%GR/10wt%MAX were confirmed to be semiconductors.

İncele

Emrah Gündoğdu

Bu tez çalışmasında öncelikle N-vinil karbazol (NVC) ve benzil metakrilat (BZMA) monomerleri ile serbest radikalik polimerizasyon yöntemi kullanılarak P(NVC-ko-BZMA) kopolimeri sentezlendi. Polimerizasyon işlemi 70 oC de 1,4-dioksan çözücüsü içerisinde yapıldı ve başlatıcı olarak Azobisizobütironitril (AIBN) kullanıldı. Elde edilen kopolimerlerin yapısal analizi, FT-IR, 1H-NMR ile yapıldı, yüzey morfolojisi SEM görüntüleri ile incelendi. Kopolimerin bileşimi 1H-NMR spektrumundan hesaplandı. Kopolimer içerisinde %53 oranında NVC ve %47 oranında BZMA birimleri olduğu belirlendi. Kopolimer, P(NVC0.53-ko-BZMA) olarak adlandırıldı. DSC ile camsı geçiş sıcaklığı (Tg) belirlendi. Kopolimerin, grafit (GR) ve MAX fazı (Ti3AlC2) ile dört farklı oranda kompozitleri hazırlandı. Kompozitlerin de FT-IR spektrumları ve SEM görüntüleri incelendi. DSC cihazı ile camsı geçiş sıcaklıkları belirlendi ve kopolimere yapılan katkılama ile Tg değerlerinin arttığı görüldü. Kopolimer ve kompozitlerin TGA termogramları kullanılarak termal kararlılıkları incelendi. P(NVC0.53-ko-BZMA) kopolimeri ve %80P(NVC0.53-ko-BZMA)-%10GR-%10MAX kompozitinin termal bozunma kinetikleri incelenerek ortalama aktivasyon enerjileri (Flynn–Wall–Ozawa) FWO ve (Kissinger–Akahira–Sunose) KAS yöntemleri kullanılarak belirlendi. P(NVC0.53-ko-BZMA) kopolimeri için FWO ve KAS yöntemine göre ortalama aktivasyon enerjileri sırasıyla 178.3 ve 176.6 kj/mol olarak bulundu. %80P(NVC0.53-ko-BZMA)-%10GR-%10MAX kompozitinin ise FWO ve KAS yöntemine göre ortalama aktivasyon enerjileri sırasıyla 158.2 ve 155.5 kj/mol olarak hesaplandı. Hem kopolimerin hem de kompozitlerin dielektrik özellikleri incelendi. 1 kHz de kopolimerin dielektrik sabiti 2.22 iken %10GR katkılı kompozitin 12.31 olarak bulundu. Kopolimere %10GR ve %10GR-%10MAX katkılanması ile yapılan kompozitlerin yarı iletken olduğu belirlendi.