YAĞ KOMPONENTLİ MAKROMER VE YARI İLETKEN POLİMER SENTEZİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "YAĞ KOMPONENTLİ MAKROMER VE YARI İLETKEN POLİMER SENTEZİ"

Derya Özal
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 YMN69 YAĞ KOMPONENTLİ MAKROMER VE YARI İLETKEN POLİMER SENTEZİ A.Ömerli 1, E. Gözüküçük 1, O.Eksik 1, A.T. Erciyes 1, Y. Yağcı 2 1 İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Maslak, 34469, İstanbul-TÜRKİYE e-posta:osman.eksik@itu.edu.tr ; erciyes@itu.edu.tr 2 İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi, Kimya Bölümü Maslak, 34469, İstanbul-TÜRKİYE e-posta: yusuf@itu.edu.tr ÖZET İletken polimerler üzerine yapılan çalışmalar günümüzde de önemini arttırarak devam etmektedir. Bu çalışmalar yeni iletken polimerlerin sentezi ve bunların günlük hayatta kullanılır hale dönüştürülmesine yöneliktir. Bir çok iletken polimer işlenmeye uygun özellikler göstermemektedir. Bu nedenle bu polimerlerin fiziksel veya kimyasal yollarla işlenebilir hale getirilmeleri gerekli olmaktadır. Bu çalışmada politiyofen yapıya yağ komponentinin bağlanması ile yeni bir yarı iletken polimer sentezlenmiş ve iletkenlik özellikleri belirlenmiştir. Yağ komponenti taşıyan bir iletken polimer zinciri oluşturabilmek için, yağ asit klorürü ile 3-hidroksimetil tiyofenin reaksiyonundan elde edilen makromerin homopolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmada keten yağı asitleri, ayçiçek yağı asitleri, ve stearik asit temelli polimerler elde edilmiş ve iletkenlik değerleri ölçülmüştür. İletkenlik değerleri polimerin yarı-iletken sınıfına girdiğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Modifiye Yağlar, Makromer, Trigliseritler, İletken Polimerler 1. GİRİŞ Polimer elektriğe karşı yalıtkandırlar. Hattâ elektrik tellerini kısa devrelerden korumak için, polimerler kullanılarak kablolar kaplanır. Polimer kullanımının sebebi, yalıtkan olmalarının yanısıra, esneme özelliğine de sahip olmalarıdır. Ancak Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid ve Hideki Shirakawa adlı bilimadamları yaptıkları buluşla bir polimerin (poliasetilen) hemen hemen bir metal kadar iletken hâle getirilebileceğini keşfettiler. İletken polimerleri, diğer polimerlerden ayıran temel özellik, sırayla değişen tek ve çift bağlardan oluşan bir zincir yapısına sahip olmalarıdır. Bu şekilde sırayla değişen bağ yapısına; "konjügasyon" denir. Dolayısıyla sadece konjüge olmuş polimerler elektriği iletebilir. İletken polimerlerin, klasik iletken ve yarı iletkenler karşısında sahip olduğu düşük maaliyet avantajı, iletken polimerlerin daha birçok teknolojik gelişmede hayatımıza kolaylık sağlayacağnı ve endüstriyel anlamda uygulama alanlarının hızla artacağının bir göstergesidir. İletken polimerlerin bazı uygulama alanları şunlardır; Doldurulabilir piller, elektronik devreler, elektronik alet yapımı, kimyasal sensörler, elektrokatalizör, hafıza elemanları,fotovoltaik devreler.polipirol, politiyofen, polianilin gibi bir çok ayrı iletken polimerlerin kimyasal ve fiziksel özellikleriişlenmeye uygun değildir.bu sebeple bu tür polimerlerin çeşitli kimyasal ve fiziksel katkılar ile veya farklı sentez teknikleri ile özelliklerinin geliştirilmesi gerekmektedir.

tr ; erciyes@itu.edu.tr 2 İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi, Kimya Bölümü Maslak, 34469, İstanbul-TÜRKİYE e-posta: yusuf@itu.edu.tr ÖZET İletken polimerler üzerine yapılan çalışmalar günümüzde de önemini arttırarak devam etmektedir.

2 Çalışma bu amac yönelik olarak planlanmış olup, politiyofen türevlerinin sentezi amaçlanmaktadır. Bu çerçevede çalışmada politiyofene yağ komponentlerinin bağlanması hedeflenmiştir. Bu hedefe ulaşmak için öncelikle tiyofen fonksiyonel grupları bağlanmış yağ yapıları şeklinde bir makrde yağ bileşenli, yarı-iletken özellikte polimer elde edilmiştir Yöntemler Yağ Asidi Klorürünün Eldesi Yağ asidinden asit klorürlerin elde edilmesinde klor kaynağı olarak tiyonl klorür kullanılmıştır. Tiyonil klorür, yağ asidleri ile (Ayçiçek yağı asidi, Keten yağı asidi, Stearik yağ asidi) aşağıda görülen reaksiyona tabi tutularak yağ asidi klorürleri elde edilmiştir Makromer Sentezi Elde edilen asit klorürleri (Ayçiçek yağı asidi, Keten yağı asidi, Stearik yağ asidi klorürleri) ve 3-hidroksimetil tiyofen, pridin katalizörü eşliğinde 70C de 20 saat esterifikasyon reaksiyonuna tabi tutularak hem ayçiçek yağı, hem keten yağı hemde stearik yağ asidi temelli makromerler elde edilmiştir Polimer Sentezi Elde edilen esterifikasyon ürünü olan 3-hidroksimetil tiyofenin yağ asit esterleri oksidatif polimerizasyona ugratılarak iletken polimerler elde edilmiştir.

1. Yöntemler 1.1.1. Yağ Asidi Klorürünün Eldesi Yağ asidinden asit klorürlerin elde edilmesinde klor kaynağı olarak tiyonl klorür kullanılmıştır.

3 2. SONUÇLAR ve TARTIŞMA Makromerin başarı ile elde edilip edilemediğini anlayabilmek için esterifikasyon öncesi ve sonrası asit değerleri karşılaştırılmıştır. Asit değerindeki düşüş esterifikasyonun gerçekleştiğini doğrulamaktadır. Çizelge 1. Esterifikasyon öncesi ve sonrası asit değerleri Madde Ayçiçek Yağı Asidi 192 Keten Yağı Asidi 201 Stearrik Yağ Asidi 208 Ayçiçek Yağı Temelli Ester 25 Keten Yağı Temelli Ester 29 Stearik Asit Temelli Ester 38 Asit Degeri Sentez edilen polimerin fiziksel özellikleri politiyofenin özellikleri ile örtüşmektedir. Elde edilen polimer, diğer bir çok aromatik yapılı iletken polimer gibi çözünmeyen ve erimeyen bir yapıdadır. Ele geçen polimerin rengi politiyofen rengi olan siyah renktedir. Polimerin IR spektrumları aşağıda verilmiştir. Tiyofen halkaları 704, 832, 1033, 1080 ve 1406 cm -1 dalga boylarında pikler vermektedir. Politiyofen yapısı, bu tiyofen halkalarının gösterdigi piklerin nispeten genişlemesinden anlaşılmaktadır. Şekil 1: Ayçiçek yağı asidi temelli polimer FTIR spekturumu

Esterifikasyon öncesi ve sonrası asit değerleri Madde Ayçiçek Yağı Asidi 192 Keten Yağı Asidi 201 Stearrik Yağ Asidi 208 Ayçiçek Yağı Temelli Ester 25 Keten Yağı Temelli Ester 29 Stearik Asit Temelli

4 Şekil 2: Keten yağı asidi temelli polimer FTIR spekturumu Şekil 3: Stearik asit temelli polimer FTIR spekturumu

5 Yapılan çalışmada keten yağı asitleri, ayçiçek yağı asitleri, ve stearik asit temelli polimerler elde edilmiş ve iletkenlik değerleri ölçülmüştür. Polimerin iletkenlik değerleri Çizelge 2 de verilmiştir. İletkenlik değerleri 4 nokta iletkenlik belirleme yolu ile elde edilmiştir. Çizelge 2. Polimerlerin iletkenlik ölçüm değerleri Ürün Ayçiçek yağı temelli politiyofen Keten yağı temelli politiyofen 2, Stearik yağ asiti temelli politiyofen İletkenlik (S/cm) Bu değerler elde edilen polimerin yarı-iletken kategorisi içerisine girdiğini göstermektedir. Saf politiyofenin iletkenlik değerleri ise 10-3 ile 10-7 S/cm arasında değişmektedir. Elde edilen polimer dop edilmemiş olmasına rağmen yarı iletken özellik göstermektedir. İletkenlik özellikleri irdelenirken numunelerin dop edilmemiş halleri üzerinden yorum yapılması daha doğrudur. Dop etme mekanizmasına ve dop edici maddeye göre iletkenlik değerinde değişkenlikler olmaktadır. Bu sebeple dop edilmemiş numunelerin karşılaştırılmasının daha sağlıklı olacğı açıktır. Bu çalışmada yağ komponenti içeren bir makromonomer sentezi ve bu makromonomerin polimerizasyonu ile yarı iletken özellikte bir polimer sentezi başarı ile gerçekleştirilmiştir. Yağ asit zincirlerinin nerdeyse tamamına tiyofen fonksiyonel grupları bağlanmıştır. Çalışmada elde edilen polimer üründe politiyofen varlığı IR spektrumlarından anlaşılmaktadır. Polimerlerin iletkenlik değerleri de politiyofenin iletkenlik değerleri ile uyum göstermekte olup yarı iletken sınıfında yer almaktadır.

10-6 Keten yağı temelli politiyofen 2,8.10-6 Stearik yağ asiti temelli politiyofen 5.

6 3. KAYNAKLAR [1] Bulut, U., Alkan, S., Yilmaz, F., Yagci, Y. and Toppare, L., Synthesis, Characterization and Electrochromic Properties of Conducting Copolymers of 2 [(3 thienylcarbonyl)oxy]ethyl 3 thiophene carboxylate with Thiophene and Pyrrole, Journal of Macromolecular Science, A41, [2] Yagci, Y., Yilmaz, F., Kiralp, S. and Toppare, L., Photoinduced Polymerization of Thiophene Using Iodonium Salt, Macromolecular Chemistry and Physics, 206, [3] Krajcovic, J., Cik, G., Vegh, D. and Sersen, F., Synthesis of the copolymer of 2,3 di(1-tridecyl)thieno[3,4 b] pyrazine with 3 dodecylthiophene using the chemical oxidation with iron trichloride, Synthetic Metals, 105, [4] Tovar, J.D., Rose, A. and Swager, T.M., Functionalizable polycyclic aromatics through oxidative cyclization of pendant thiophenes, Journal of the American Chemical Society, 124, [5] Coppo, P., Cupertino, D.C., Yeates, S.G. and Turner, M.L., Synthetic routes to solution processable polycyclopentadithiophenes, Macromolecules, 36,

Science, A41, 937 947. [2] Yagci, Y., Yilmaz, F., Kiralp, S. and Toppare, L., 2005. Photoinduced Polymerization of Thiophene Using Iodonium Salt, Macromolecular Chemistry and Physics, 206, 1178 1182.

Benzer belgeler

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri Melike Demirci, Nevra Ercan, Ali Durmuş, Ahmet Kaşgöz * İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü,