İyonik polimer metal kompozitlerin hazırlanması ve özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Kompozit malzemeler, sağladıkları avantajlar ve uygulama alanlarındaki çeşitlilik nedeniyle bir çok sektörde önemli bir yer işgal etmektedir. Kompozit yapıların neredeyse sonsuz bir konfigürasyonda oluşturulma olanağı, bu konuda yeni araştırmalara ve gelişmelere yol açmıştır. Özellikle iyonik polimer – metal kompozitler (İPMK) mekanik bükülme veya bir elektriksel alan altında hareket etme özellikleri nedeniyle birçok araştırmaya konu olmuştur. İPMK'ler yüksek mekaniksel dayanım ve iyon iletkenliği nedeniyle genel olarak Nafion® bazlı membranlardan elde edilmişlerdir. Bu çalışmanın amacı maleik anhitrit-stiren kopolimerine dayanan yeni bir kopolimerden hareket ederek elektriksel alan uygulanınca eğilen ve mekanik deformasyon ile elektrik akımı oluşan bir malzeme geliştirmektir. Bu tez çalışmasında Nafion®'a alternatif olabilecek bir malzeme olarak maleikanhidrit-stiren kopolimeri sentezlenmiştir. Sentezlenen kopolimerin platinize edilebilmesi için anhidrit halkalarına sülfon (SO3) grupları ilave edilmiştir. Sülfolanmış olan maleikanhidrit-stiren kopolimeri kimyasal kaplama yöntemiyle platinize edilerek iyonik polimer-metal kompozit sentezlenmiştir. Sentezlenen İPMK'in karakterizasyonu FT-IR, XRF, TGA, DSC ve elementel analiz cihazları yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca iletkenlik ölçümleri yapılmış ve elektriksel alan altındaki mekanik davranışları incelenmiştir. Maleikanhidrit-stiren bazlı iyonik polimer kompozit iletkenlik göstermiş fakat elektriksel alanda herhangi bir hareket gözlenmemiştir.

Composite materials occupy an important place in many sectors due to their advantages and diversity in their application areas. The possibility of creating composite structures in an almost infinite configuration has led to new research and developments in this area. In particular, ionic polymer-metal composites (IPMC) have been the subject of many investigations due to their mechanical bending or their ability to move under an electrical field. IPMCs are generally obtained from Nafion® based membranes due to their high mechanical strength and ion conductivity. The aim of this study is to develop a material which bends when the electric field is applied by acting from a new copolymer based on the maleic anhydride-styrene copolymer and which generates mechanical deformation and electric current. In this thesis, maleic anhydride-styrene copolymer was synthesized as an alternative material to Nafion®. Sulfone (SO3) groups were added to the anhydride rings to platinize the synthesized copolymer. The sulfonated maleic anhydride-styrene copolymer was platinized by chemical coating method and the ionic polymer-metal composite was synthesized. The characterization of the synthesized IPMC was carried out with the help of FT-IR, XRF, TGA, DSC and elemental analysis devices. In addition, conductivity measurements and mechanical behavior under electrical field were investigated. maleic anhydride-styrene based on Ionic polymer composite has conductivity, however no movement was observed in the electrical field.