Benzoksazin Grupları İçeren Maleimid Polimerlerinin Sentezlenmesi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Günümüzde, yeni tür plastik malzeme sentezlemeye karşı olan ilgi aynı zamanda yeni uygulamalar için varolan polimerlerin çeşitli modifikasyonlarla özelliklerini geliştirmesine karşı da gösterilmektedir. Kopolimerizasyon polimer özelliklerini geliştirme metodlarından bir tanesidir. Çeşitli fiziksel ve /veya kimyasal özelliklere sahip iki farklı monomerin değişen oranlarda aynı polimer molekülüne dahil edilmesi bilimsel ve ticari öneme sahip yeni materyallerin oluşumuna yol açmaktadır. N- sübstitüye maleimidler ve onun türevleri ana zincirdeki halkalı imid yapıları sayesinde rijid (sert) polimerlerin önemli bir sınıfını oluştururlar. Ana zincirdeki halkalı imid yapıları üretilen polimerlere üstün mekanik ve termal dayanıklılık sağlar. Son zamanlarda yüsek performanslı polimerik malzemelerin, elektronik, biyomalzeme ve diğer endüstriyel alanlarındaki geniş kullanım yelpazeleri sebebiyle önemli çalışmalara konu olmuştur. Benzoksazin polimerler, reçineleşme sırasındaki ufak hacim değişiklikleri (büzüşme), düşük miktada su absorplamaları, ısısal dayanımları ve yüksek camsı geçiş sıcaklıkları gibi göze çarpan özelliklere sahiptirler. Bu özellikler benzoksazin ve benzoksazin polimerleri hakkında yapılan çalışmaların önemli bir şekilde artmasına sebep olmuştur. Bu çalışmada N-(N-4-siyanofenilbenzoksazin) maleimid (BaMI) monomerinin homopolimeri ve bu monomerin stirenle (St) olan kopolimeri fotokimyasal başlatılmış radikal polimerizasyonu ile oda sıcaklığında sentezlenerek benzoksazin yapısı içeren doğrusal polimerler elde edilmiştir. Monomerlerin reaktivite oranları geliştirilmiş Kelen-Tüdos metodu ile belirlenmiştir. Kopolimerlerin bileşimleri ve bulunan reaktivite oranları çalışılan sistemin ardışık copolimerizasyon özelliğini göstermiştir. Ayrıca, kullanılan çözeltiler ve komonomerlerin toplam molar konsantrasyonu gibi farklı kopolimerizasyon koşullarının, polimerlerin sayıca-ortalama mol kütleleri (Mn), polidispersite indeksleri (Mw/Mn) ve cis/trans oranları üzerine etkileri incelenmiştir. Sentezlenen polimerlerin termal davranışları diferansiyel termal analiz ve yöntemiyle belirlenmiştir. BaMI-St copolimerlerindeki benzoksazin gruplarının polimerizasyonu belirli bir sıcaklıkta halka-açılma polimerizasyonu ile gerçekleştirilmiş ve infrared spektroskopisi (IR) ölçümleriyle belirlenmiştir. Oluşan polimerlerin daha yüksek termal özelliklere sahip olabileceği düşünülmektedir.

At the present there is considerable interest not only in synthesis of new types of plastic materials, but also in the modification of existing polymers in order to vary its properties to meet requirements for new applications. One of the existing methods of improving polymer properties is the copolymerization for effecting systematic changes in polymer properties. The incorporation of two different monomers, having diverse physical and/or chemical properties, in the same polymer molecule in varying proportions leads to the formation of new materials with great scientific and commersial importance. Polymers of N-substituted maleimides and their derivatives can be classified as polyimides, important highperformance engineering plastics, being a class of rigid polymers because of the imide rings in the backbone. This provides the polymers with superior mechanical and thermal stability. Recently, high performance polymeric materials have received considerable studies for their wide application in electronics, biomaterials, and other industrials. Among the developed materials, polybenzoxazines possess outstanding properties of small shrinkage in curing, low water absorption, good thermal stability, and high glass transition temperatures. These advantages of benzoxazines receive considerable increase on the studies of benzoxazines and their corresponding polymers. In this study, photoinitiated radical homopolymerization of N-(N-4-cyanophenylbenzoxazine) maleimide (BaMI) and its copolymerization with styrene were performed at room temperature to give linear polymers containing pendant benzoxazine moieties. Monomer reactivity ratios for the studied monomer pairs were determined using extended Kelen-Tüdos method. Copolymers’ compositions and the monomer reactivity ratios suggest an alternating nature of the copolymerization. In addition, different copolymerization conditions were examined to estimate the influence of the used solvents and comonomers’ total molar concentration on the the number-average molecular weight (Mn), polydispersity index (Mw/Mn) and cis/trans ratio of the resulting polymers. The thermal behavior of the new synthesized polymers was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The ring-opening polymerization of pendant benzoxazine groups of BaMI-St copolymers were performed at a certain temperature and determined infrared spectroscopy (IR) measurements. These resulting polymers are expected to have higher thermal properties.