FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/166
Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.

Gözat

Yazar "Acar, Metin Hayri" ile FBE- Polimer Bilim ve Teknolojisi Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Alkillenmiş Lineer Amin Ligandların Homojen Atom Transfer Radikal Polimerizasyonuna Kinetik Etkileri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Ondur, Hasan Alper ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada, alkillenmiş üç dişli ve dört dişli yeni lineer azot ligandları ile stiren (St) ve metil metakrilat (MMA) monomerlerinin, ko-katalizör CuBr varlığında, etil-2-bromo propiyonat (St için) ve etil-2-bromo izobutirat (MMA için) başlatıcıları ile atom transfer radikal polimerizasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu değişik ligandların kontrollü radical polimerizasyon üzerindeki kinetik etkileri incelenmiştir.
  • Öge
    Atrp İçin Geri Kazanılabilir Katı Destekli Ligand Sentezi Ve Uygulamaları
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-22) Elik, Eren ; Acar, Metin Hayri ; 10039583 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Yapılan bu çalışmada, süspansiyon polimerizasyonu ile elde edilmiş çapraz bağlı poliglisidil metakrilat küreciklerine kimyasal olarak N,N,N',N'-tetraetildietilentriamin bağlanmıştır (TEDETA). Sonrasında ise bu katı kürecikler stirenin atom transfer radikal polimerizasyonunda katı ligand olarak kullanılmıştır. Bu katalizör sistemini araştırmak için çeşitli reaksiyon parametreleri çalışılmıştır. Örneğin, katalizörün geri kazanımı ve sonrasındaki reaksiyonlarda rejenere edip ya da etmeden tekrar kullanılması, elde edilen polimerden tekrar bir polimerizasyon başlatılıp blok kopolimerizasyon yapılması çalışılmıştır. Rejenerasyon işlemi hem indigeyici ajanla hem de indirgeyici ajan ve CuBr katalizörü ile yapılmıştır. Bütün durumlarda, polimerizasyon gerçekleşmiştir ve birinci derece kinetiğe uyduğu gözlemlenmiştir. Moleküler ağırlığı ve polidispersite açısından kontrollü polimerizasyon gözlenmesine rağmen, homojen ortamda yapılan reaksiyonlara göre düşük başlatıcı etkinliği elde edilmiştir. Molekül ağırlıkları beklenen molekül ağırlığı değerlerine göre yüksek elde edilmiştir. Polidispersite değerleri ise 1.8 ile 2.5 arasında elde edilmiştir. Katalizör kompleksinin yeniden kullanımı (2. ve 3. polimerizasyon) aşamasında aktivitenin düştüğü kinetik grafiklerinden görülmüştür. Bu düşen aktivite, sonrasında indirgen ajan olan parametoksi fenol kullanılarak yapılan rejenerasyon ile yükseltilmiştir, fakat yine azalan bir davranış göstermiştir. Katalizör kompleksinin geri kazanılarak yapılan toplam üç polimerizasyonda aynı aktivite ya da hız sabitine sahip olabilmesi için ek olarak CuBr ve indirgen ajan ile rejenerasyon çalışmaları yapılmış ve katalizör kompleksinin ikinci kullanımında birincisi ile aynı aktivite gösterdiği gözlemlenmiştir. Üçüncü kullanımda yine bir düşüş görülmüştür. Hedeflenen sonuca 1. ve 2. polimerizasyon kıyaslandığında; hem taze metal tuzu hem de indirgeyici ajan kullanılarak ulaşılmıştır. Sonrasında aktivite düşse dahi önceden yapılan geri kazanma ve rejenerasyon işlemlerine kıyasla daha az bir aktivite düşüşü gözlenmiştir. Yapılan tüm polimerizasyonlardaki düşen aktivitenin temel sebepleri sınırlı katalizör haraketliliği ve/ya da sterik etki ve polimer zinciri ile immobilize katalizör arasındaki uyumsuzluk olarak değerlendirilebilir. Ayrıyeten, katı ligandın üzerindeki CuBr'ün CuBr2'ye yükseltgenmesi ve rejenerasyon sırasında indirgen ajanın bunu tekrar indirgeyecek kadar yeterli olmadığı yorumu yapılabilir. Buradan da halojen atomunun transferinin homojen atom transfer radikal polimerizasyonun'dakine göre daha az etkili olduğu sonucu çıkarılabilir. Sonuç olarak, kalitatif gözlemlere dayanarak metal katalizörünün tamamına yakını katı katalizör/ligand kompleksi desteğiyle polimer çözeltisinden uzaklaştırılmış ve oluşan polimerdeki renk kalıntıları elimine edilmiştir. Elde edilen bu katı ligand katı destekli atom transfer radikal polimerizasyonunda alternatif bir katalizör desteği olarak kullanıbilir.
  • Öge
    Atrp Ve İniferter Yolu İle İyonik İletkenliğe Sahip Polimer Sentezi.
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-02-07) Taş, Cüneyt Erdinç ; Acar, Metin Hayri ; 459742 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    1950’li yıllarda General Electric tarafından bulunan PEM teknolojisi, o yıllarda ilk defa NASA tarafından Gemini uzay aracında güç ünitesi olarak kullanılmıştır. Günümüzde PEM yakıt pilleri otomotiv sektöründe içten yanmalı motorlara alternatif olarak geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Proton değişim membran yakıt hücreleri, özellikle yüksek performanslı polimerlerin bulunmasından sonra; uzay çalışmalarında ve özel askeri sistemlerde uygulanmak amacıyla geliştirilmiştir. Günümüz teknolojisi ile hertürlü güç gereksiniminin olduğu yerlerde kullanılmakta ve yaygınlaşnmaktadır. Proton değişim membran yakıt hücreleri düşük çalışma sıcaklığında yüksek verim elde edilmesi, sessiz çalışması ve saf suyun dışında herhangi bir atık ortaya çıkarmamasından dolayı en çok ilgi çeken yakıt hücresi türüdür. PEM yakıt hücrelerinin temel bileşeni anot ve katot olmak üzere iki tane elektrot içerir. Bunlar birbirlerinden polimer membran elektrolit ile ayrılmışlardır. Her iki elektrot bir kenarlarından ince platin katalizör tabakası ile örtülmüştür. Yakıt olarak kullanılan hidrojen yakıt hücresinin anot kenarından beslenir. Anotta platin katalizör varlığında serbest elektronlar ve protonlara ayrışır. Serbest elektronlar dış çevrimde kullanılırlar ve elektrik akımını oluştururlar. Protonlar polimer membran elektroliti geçerek katota doğru hareket ederler, katotta havadan gelen oksijen dış çevrimden gelen elektronlar ve protonlar saf su ve ısı oluşturmak üzere birleşirler. Tek bir yakıt hücresi yaklaşık 0,6 volt güç üretir, istenilen elektriksel güç miktarını karşılamak için yakıt hücreleri birleştirilirler. PEM yakıt pillerinde, elektrotlar karbon yapılı olup, kullanılan elektrolit ise ince bir polimer membrandır. En çok kullanılan membran, poli[perflorosülfonik] asit veya Nafyon’dur. Bu ince polimer tabakadan protonlar kolayca diğer tarafa geçebilirken, elektronların geçişi mümkün değildir. Hidrojen anot üzerine akarken, elektrot yüzeyinde hidrojen iyonlarına (proton) ve elektronlarına ayrılır. Oluşan hidrojen iyonları ince membrandan katoda doğru ilerlerken, geçişi engellenen elektrotlar dış devreden geçerek güç oluştururlar. Havadan sağlanan oksijen katot üzerinde hidrojen iyonları ve dış devreden gelen elektronlar ile birleşerek suyun oluşmasını sağlar. PEM yakıt pili elektrotları üzerinde gerçekleşen reaksiyonlar aşağıdaki gibidir; H2 (g) → 2H+ + 2e- anot tepkimesi 2H+ + 2e- + 1/2O2 → H2O katot tepkimesi PEM yakıt pilleri 80°C sıcaklıkta çalıştıklarından ve bu sıcaklık, gerçekleşen elektrokimyasal reaksiyonlar için düşük olduğundan elektrotlar ince platin tabakaları ile desteklenmektedirler. PEM yakıt pillerinin otomotiv sektöründe kullanımını sağlayan önemli avantajları vardır. Bu avantajlar; küçük boyutta uygulanabilirlikleri, düşük sıcaklıklarda çalışmalarına rağmen bu sıcaklıklardan kolayca yüksek güç üretimine geçebilmeleridir. Bunların yanında, yüksek verimde çalışmaları, % 40-50 seviyesinde maksimum teorik voltaj üretebilmeleri ve güç ihtiyacındaki değişikliklere hızlı cevap verebilmeleri de PEM yakıt pillerini tercih edilir konuma getirmektedir. Proton değişim membran yakıt hücrelerinin en önemli elemanı proton iletim özelliğine sahip polimerik membrandır. Yakıt hücreleriyle ilgili yapılan çalışmaların başında polimerik membranların geliştirilmesi ile ilgili olan çalışmalar yer almaktadır. Günümüzde ticari olarak kullanılan membranların çeşitliliğinin az ve fiyatlarının yüksek olmasından dolayı alternatif membranların geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar oldukça hızlanmıştır. Proton değişim membran yakıt hücrelerinde kullanılan membranların; • • Proton geçirgen özellikte olması, • • Su, yakıt (hidrojen veya metanol), oksijen ve havadaki diğer gazları geçirmemesi • • Mekanik dayanımının yüksek olması, • • Uzun süreli kullanımda ısıl ve kimyasal direnci yüksek, • • Teknolojik olarak yaygın bir şekilde kullanılabilmesi için emniyetli ve ucuz olması gerekmektedir Proton değişim yakıt hücrelerinde kullanılan membranların yüksek verimle çalışabilmeleri için su ile tamamen doyurulmuş olmaları gerekmektedir. Yapılan çalışmalarda membranın tam doygun olduğu zaman yüksek iyonik iletkenliğe ulaşıldığı görülmektedir. Membran çok ince bir yapıya sahip olmasına rağmen çok etkili bir gaz ayrıştırıcıdır. Hidrojen yakıtı, oksidant havadan ayırıp ayrı tutabilme kabiliyetine sahip olup bu özellik yakıt pilinin çalışma verimine esas oluşturmaktadır. Membran iyonik iletken olmasına rağmen elektronları geçirmez. Organik doğası gereği elektronik yalıtkandır. Bu durum ise yakıt pilinin çalışmasının diğer bir esasıdır. Plakadan geçmeyen elektronlar, harici bir devre yardımıyla hücrenin diğer tarafına (katot) alınır ev devrelerini tamamlarlar. Bu çalışmada ana zincir olarak PVC kullanılıp, bu polimere sülfon grubu içeren AMPS monomeri aşı kopolimerizasyonu ilebağlanmıştır. P(VC-g-AMPS) aşı kopolimerinin sentezlenmesi için iki farklı polimerizasyon çeşidi kullanılmıştır. Bunlar ATRP ve iniferter polimerizasyon metotlarıdır. ATRP çok yönlü kontrollü radikal polimerizasyon metotlarından biridir. Bir ATRP sistemi; başlatıcı, metal halojenür, ligand ve monomerden oluşmaktadır. Düşük oksidasyon basamağına sahip metal kompleksi (Mtn compleks/Ligand), radikal ve daha yüksek oksidasyon basamağına sahip metal kompleksi (X-Mtn+1/Ligand) üretmek üzere alkil halojenür (R-X) ile reaksiyona girer. Oluşan radikal monomere eklenir ve böylece polimer zincirinde büyüme gerçekleşir. Reaksiyonun ilerleme aşaması halojenürün koparılması sonucu oluşan serbest radikal üzerinden ilerler. Serbest radikal metalden halojenürü tekrar koparır ve aktif olmayan ürün oluşur. Bu işlemler oldukça hızlıdır ve reaksiyonda denge aktif olmayan ürün oluşumu yönündedir. Aktivasyon ve deaktivasyon hız sabitlerinin oranına bağlı olarak bir süre sonra büyüyen zincir yine aktif hale gelir ve büyümeye devam eder. Bu basamaklar tekrarlanarak kontrollü zincir büyümesi sağlanmış olur. Sonlanma tamamen önlenemez, ancak sonlanan zincirlerin oranı büyüyen zincirlerle karşılaştırıldığında sonlanan zincirlerin sayısı oldukça küçüktür. ATRP reaksiyonu ortamdaki monomer bitene kadar ya da reaksiyon koşulları bozulana kadar devam eden bir yaşayan polimerleşme tekniğidir. İstenilen ağırlıkta polimer elde edene kadar reaksiyon devam edebilir ve reaksiyonu durdurmak için dışarıdan müdahale gerekmektedir. Bu çalışmanın ATRP basamağında, PVC makro başlatıcı olarak kullanılmış ve PVC ye ait klor gruplarından reaksiyon gerçekleşmiştir. Diğer yöntem olan iniferter polimerizasyonu ise bir iniferter grubun ışık veya ısı ile radikal üretmesi ve monomerin başlatıcı radikali ile kontrollü mekanizmayı sağlayan sonlandırıcı radikal grubunun arasına dolması ile gerçekleşir. Bu kontrollü radikal polimerizaston tipi ilk olarak 1982 yılında Otsu ve Yoshida tarafından gerçekleştirilmiştir. Monofonksiyonel fotoiniferter BDC (Benzil-N,N-dietilditiyokarbomat) ve bifonksiyonel fotoiniferter XDC (Ksilen bis N,N-dietilditiyokarbomat) bazı monomerlerin yaşayan polimerizasyonları için kullanılmıştır [49]. Bu çalışmada iniferter grup olarak, sodyum dietilditiyokarbomat kullanılmıştır. Makrobaşlatıcı olarak önce PVC ile sodyum dietil ditiyokarbomat reaksiyona sokulmuş ve PVC-DDC makrobaşlatıcısı sentezlenmiştir. Ardından ışık ile PVC üzerinde bulunan DDC gruplarından iniferter polimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve istenen P(VC-g-AMPS) aşı kopolimeri elde edilmiştir. İki farklı metotla sentezlenen P(VC-g-AMPS) aşı kopolimeri FT-IR, UV-Visible, DSC, 1H NMR, klasik GPC ve üçlü dedektör GPC sistemleri ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen maddelerin iyon iletkenlikleri Elektrokimyasal Empedans Spektrometresi ile incelenmiştir.
  • Öge
    Baroplastik Kil/silika Nanokompozitleri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-02-06) Tuzer, Atılay ; Acar, Metin Hayri ; 422516 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Atom transfer radikal polimerizasyonu, blok kopolimer sentezlemede yaygın olarak kullanılan bir tür kontrollü polimerizasyon tekniğidir. Baroplastikler düşük sıcaklıklarda, basınç yardımıyla işlenebilen polimerlerdir ve oda sıcaklığında şekillendirilebilirler, böylece enerji sarfiyatı açısından avantaj sağlarlar. Sanayide kullanılan termoplastik elastomerlerin aksine baroplastikler, fiziksel özelliklerinde çok büyük değişiklikler göstermeden sonsuza dek geri dönüştürülebilirler. Bu özellikleri sayesinde hem çevreyi korurlar hem de ısı için gerekli olan enerji sarfiyatını azaltarak ekonomi sağlarlar. Ancak baroplastikler çok yeni bulunmuş malzemeler olduklarından, bir çok yönde geliştirme çalışmaları yapılmıştır ve bu çalışmalar devam etmektedir. Baroplastiklerin farklı topolojileri, işlenebilirlik parametreleri, geri dönüşümü ve katkı maddesi olarak kullanımı araştırma gurubumuz tarafından daha önceden incelenmiştir. Bu çalışmada baroplastiklerin farklı tip nanoparçacıklarla nanokompozitleri oluşturularak, mekanik ve termal özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.
  • Öge
    Baroplastik Özellik Gösteren Blok Kopolimerlerin Yardımcı Madde Olarak Kullanılması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-09-17) Büyükaslan, Evrim ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Termodinamik basıncın “üst düzensiz-düzenli geçiş” gösteren blok kopolimer üzerinde karışabilirliği artırıcı etkisi olduğu saptanmıştır ve bu duruma bağlı olarak malzemede ortaya çıkan proses edilebilme özelliğini “baroplastik özellik” olarak isimlendirilmiştir. Bu çalışmada basıncın karışabilirliği artırıcı etkisine dayanarak, polisitiren, baroplastik PS-b-PEHA diblok kopolimerleri, PEHA-b-PS-b-PEHA ve PS-b-PEHA-b-PS tri-blok kopolimeri ile karıştırılmış ve ortaya çıkan karışımın oda sıcaklığında basınç altında işlenebilirliği incelenmiştir. Toz yapıdaki polisitiren normal koşullarda oda sıcaklığında basınç altında şekil alma özelliğine sahip değildir. Bu çalışmada polisitirene baroplastik özellik gösteren blok kopolimer takviyesi yapılmasının oda sıcaklığında basınç altında işlenebilirliğe yardımcı olup olmadığı sorgulanmıştır. Topolojinin ve molekül ağırlığının işlenebilirlik üzerinde etkilerini inceleyebilmek amacıyla farklı kompozisyon ve molekül ağırlıklarında PS-b-PEHA diblok, PEHA-b-PS-b-PEHA ve PS-b-PEHA-b-PS triblok kopolimerleri sentezlenmiştir. Sanayide kullanılan polisitirenler istenilen özelliklere ve son kullanım yerlerine bağlı olarak değişen molekül ağırlıklarındadırlar. Dolayısıyla baroplastik blok kopolimerlerle karıştırılmak üzere farklı molekül ağırlıklarında polisitirenler sentezlenmiş ve homopolisitiren molekül ağırlıklarının işlenebilirlik üzerinde oluşturduğu farklılıklar ayrıca araştırılmıştır.
  • Öge
    Baroplastiklerin Karakterizasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-01-08) Bilal, Ari Şant ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Ticari plastiklerin ısıl şekillendirme yöntemlerinde kullanılan yüksek sıcaklık, hem enerji sarfiyatı yaratır, hem de malzemenin fiziki veya kimyasal olarak bozulmasına neden olur. Bu bozulmalar malzemenin geri dönüşümünün de sınırlı kalmasına neden olur. Bu sorunlara çözüm olabilecek alternatif polimer malzemeler üzerine yapılan çalışmalar kapsamında, biri yüksek diğeri düşük camsı geçiş sıcaklığına (Tg) sahip karışamaz polimer çifti kullanılarak özel blok kopolimerlerin sentezlenmiştir. Bunlar, ortam koşullarında faz ayrımı göstermelerine rağmen oda sıcaklığında uygulanan basınç etkisiyle karışabilirlik sayesinde eriyiğe benzer bir akma gösterebilirler ki bu özelliklerinden dolayı “Baroplastik” olarak adlandırılmışlardır. Baroplastik malzemelerin geliştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar kapsamında, bu projenin amacı, bu iyi tanımlanmış blok kopolimerlerin davranışlarını incelemektir. Bu amaç doğrultusunda şekillendirme öncesi ve sonrası ısıl, mekanik, yapısal ve yüzeysel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Baroplastiklerin en belirgin özellikleri basınç uygulandıktan sonra aynı yapıda hem karışık hem ayrık faz gösterebilmeleri olduğundan, incelemeler bu yapısal davranış üzerine yoğunlaştırılmıştır. Proses edilmeden önce, düzenli faz yapısında görülmeyen karışım Tg si, proses sonrası açıkça gözlenebilmiş ve bu durum çeşitli cihazlarda yapılan ölçümler ışığında değerlendirilmiştir. Benzer olarak, bu çalışmada, baroplastik malzemelerin şekillendirilmesinde basıncın ve sürenin etkileri gözlemlenmiştir. Molekül ağırlığı, topoloji ve kompozisyonun şekillendirme üzerinde yarattığı etki, farklı düz ve yıldız blok kopolimerler karşılaştırılarak incelenmiştir. Yüzey enerjisinin şekillendirmeyle oluşan değişimine bakılmıştır. Ek olarak, geri dönüşüm çevrim sayısının etkileri araştırılmış, bozunma ve madde kaybı gerçekleşmeden %100 geri kazanım sağlanmıştır. Böylece sınırsız geri dönüşebilme olgusu ortaya çıkarılmıştır.
  • Öge
    Çok Fonksiyonlu Atrp Başlatıcıları İçin Yeni Yaklaşımlar
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-08-25) Çatlı, Candan ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada, çok dişli aminlerden yola çıkılarak çok fonksiyonlu ATRP başlatıcıları eldesi için yeni bir prosedür geliştirilmiştir.Yeni çeşit çok fonksiyonlu başlatıcıların sentezinde Michael Katılması ve Schotten-Bauman reaksiyonları kullanılmıştır. Üç farklı metodla literatürdeki çok fonksiyonlu yıldız başlatıcılara alternatif ATRP başlatıcıları sentezlenmiştir.İlk yöntemde başlatıcı sentezi Schotten-Bauman reaksiyonu ile amine asitbromür eklenerek tek aşamada gerçekleştirilirken,ikinci yöntem iki aşamadan oluşmaktadır.İlk aşamada aminle akrilatın michael katılması reaksionu ile OH fonksiyonlu ara ürün oluşmaktadır.İkinci aşamada elde edilen OH fonksiyonlu ara ürün ile asit bromürün reaksiyonu sonucunda brom fonksiyonlu star başlatıcı elde edilmektedir.Üçüncü yöntemde iki aşamadan oluşmaktadır.İlk olarak akrilat ile asitbromürün reaksiyonu ile araürün (inimer) elde edilirken,daha sonraki adımda inimerin amine michael katılması ile çok fonksiyonlu başlatıcılar oluşturulmaktadır.Bu yeni çeşit başlatıcıların ATRP ile polimerleşme reaksiyonları ayrıca gösterilmiştir.
  • Öge
    Donör Ve Akseptör İçeren Monomerler
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-02-13) Gülfidan, Damla ; Acar, Metin Hayri ; 423029 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmanın amacı; farklı zincir uzunluklarına sahip donör ve akseptör monomerlerinden oluşturulan kopolimerlerin, düşük enerji tüketimiyle iyi elektron transferi vermesini sağlamaktır. Bu konudan yola çıkarak; farklı zincir uzunluklarında, yan zincirinde karbazol ve naftalimit içeren stirene ve akrilata dayalı donör monomerler (CzMS, CEA, VBEC) ve akseptör monomer (AM) literatüre uygun olarak sentezlenmiştir. Sentezlenen monomerler ve bu monomerlerin radikal polimerizasyon yöntemi ile oluşturulan homopolimerleri (PCzMS, PCEA, PVBEC, PAM) ve kopolimerleri (poly(CzMS-r-AM) and poly(VBEC-r-AM)) enstrümental cihazlarla (1H NMR, FT-IR, DSC, GPC) analiz edilmiştir. Farklı zincir uzunluklarında sentezlenen donör monomerlerin zincir uzunluklarının, maddenin optik özelliğine etkisi incelenmiştir. Sentezlenen monomerler içinde kısa ara zincir uzunluğuna sahip monomer (CzMS) ve uzun ara zincir uzunluğuna sahip monomer (VBEC), akseptör ile kopolimerleştirilmiş (sırasıyla poly(CzMS-r-AM) ve poly(VBEC-r-AM) olmak üzere) ve elde edilen kopolimerlerin optik özellikleri incelenmiştir. Homopolimer ve kopolimerlerin elektronik ve optik enerji band aralıkları bulunmuştur. Poly(VBEC-r-AM)’in enerji transfer yeteneği araştırılmış, donör gruptan (karbazol) akseptör gruba (naftalimit) enerji aktarıldığı, şiddetlenen floresans bandıyla kanıtlanmıştır. Homopolimerlerin elektropolimerizasyon yöntemi ile oluşturulan, iyi film oluşturma özelliğine sahip olan çapraz bağlı polimerlerinin optik özellikleri CV, UV-Vis ve floresans spektroskopileri ile incelenmiştir. Karbazol içeren donör polimerlerin elektrokromik ve optik özellikleri aynı olsa da, elektrokromik parametrelerinin (cevap verme süresi, kontrast değişimi vb.) ara zincir uzunluğuna bağlı olarak farklı olduğu görülmüştür.
  • Öge
    Flor İçeren İyon İletken Kopolimer Sentezi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-02-04) Kocatürk, Hamza ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada öncelikle farklı monomerler (S, tBA, MMA, SPMAP, HEMA) ile PCTFE bazlı aşı kopolimerler sentezlenip FT-IR ve DSC ile karakterizasyonları yapılmıştır. Bunun yanında PCTFE-g-PS ve PCTFE-g-PtBA aşı kopolimerleri sülfolanarak ve hidroliz edilerek, iyonik fonksiyonel grup taşıyan PCTFE-g-PSSA ve PCTFE-g-PAA aşı kopolimerleri elde edilmiştir. İkinci olarak PVDF homopolimerinden ATRP ile iyonik iletkenliğe sahip akrilik ve sülfonik asit yan grupları içeren aşı kopolimerler sentezlenmiştir. Bu bağlamda kuru ortamda proton iletken elektrolit olan PVDF-g-PSPMA ve PVDF-g-PAA sentezlenip, FT-IR, 1H NMR, TGA ve DSC ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen aşı kopolimerlerin proton iletkenlik özellikleri Novocontrol dielektrik-direnç analiz yöntemi ile belirlenmiştir. Triazol ile dop edilen PVDF membranların proton iletkenliklerinin farklı sıcaklık ve kopolimerdeki artan asit miktarıyla değişimleri incelenmiştir. Molce %71 akrilik asit içeren kopolimere ait maksimum proton iletkenliği 140oC’de 7.4x10-4 S cm-1 olarak ölçülmüş ve bu değerin Nafion®115-Tri’nin proton iletkenlik değeri ile benzer olduğu gözlemlenmiştir.
  • Öge
    Flor İçeren Kopolimerler
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Baykal, Leyla ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada, atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) ve serbest radikal polimerizasyonu yöntemleri kullanılarak flor içeren kopolimerler hazırlanmıştır. Bu amaçla, öncellikle, poli(tert-bütil akrilat), polimetil metakrilat, 2,2,2-trifloroetil metakrilat, 1,1,1,3,3,3-hexafloroisopropil metakrilat ve 1H,1H,2H,2H-perflorodecyl metakrilat homopolimerleri ile bunlardan bazıları kullanılarak blok kopolimerler ATRP kullanılarak sentezlendi. Sonrasında, metil metakrilat ve ZONYL TAN veya ZONYL TM’nin klasik koşullarda ve superkritik karbon dioksit ortamında serbest radikal polimerizasyonu gerçekleştirildi. GPC (Jel Geçirgenlik Kromatografisi), 1H NMR ve FT-IR analizlerinden elde edilen sonuçlar polimerizasyonların başarılı bir şekilde gerçekleştiğini göstermiştir. Flor türlerinin hidrofobluğunun karakterizasyonu su kontak açı ölçümleri ile de gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    Katyonik Polimerizasyondan Foto-polimerizasyona Mekanistik Transformasyon Yöntemiyle Blok Kopolimer Sentezi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Yıldız, Yasemin ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    ω-uç gurubunda foto aktif N,N’- dietil ditiyokarbamoil (Et2NC(S)S-) grubu taşıyan polimerler, doğrudan UV ışını uygulanarak değişik mimaride blok kopolimerlerin sentezini mümkün kıldığından yaygın olarak tercih edilmektedir. Ayrıca molekül ağırlıklarını ve molekül ağırlığı dağılımlarını yüksek oranda kontrol altında tutmaya olanak sağlayan atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) son yıllarda en çok araştırılan alanlardan biri olmuştur. Bu çalışmada foto aktif Et2NC(S)S- grubu taşıyan fonksiyonel politetrahidrofuran (C-PTHF), stirenin (St) yaşayan/kontrollü foto polimerizasyonunda ve blok kopolimer sentezinde kullanılmıştır. ω-ucundan fonksiyonlanmış C-PTHF, metil triflorometansülfonat kullanılarak katyonik polimerizasyon yöntemiyle elde edilmiş ve polimerizasyon N,N’-dietil ditiokarbamik asit sodyum tuzu kullanılarak sonlandırılmıştır. Ardından stirenin foto blok kopolimerizasyonu makro başlatıcı olarak C-PTHF ve katalizör olarak bakır klorür (CuCl) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Stirenin foto blok kopolimerizasyonu 300 nm UV radyasyonu altında ve oda sıcaklığında klasik ATRP yöntemlerinin tersine ligand kullanılmaksızın gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak, reaksiyon mekanizmasını aydınlatmak üzere C-PTHF/CuCl/Ligand(Bpy) ve C-PTHF/St başlangıç sistemleri ile blok kopolimerizasyon ve aynı zamanda stirenin kendi kendine polimerleşmesi aynı şartlar altında denenmiştir.
  • Öge
    Klik Kimyası İle Polielektrolit Membran Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-02-18) Başdal, Mehmet ; Acar, Metin Hayri ; 459723 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Enerji ekonomik kalkınma için insanlığın vazgeçemeyeceği en önemli gereksinimlerinden biridir. Fosil enerji kaynaklarının çevre üzerindeki olumsuz etkileri ve rezervlerinin sınırlı olmasından dolayı, alternatif enerji kaynakları için araştırmalar devam etmektedir. Bu enerji kaynaklarından biri olan hidrojen enerjisi, yanma çevrimi olmaksızın elektrik enerjisi elde etmeye yarayan yakıt pillerini ortaya çıkarmıştır. Yakıt pilleri temiz, güvenli ve yüksek verimlerde çalışma gibi avantajları sebebiyle gelecekte en çok uygulama alanına sahip olabilecek enerji çevrim araçlarından birisidir. Düşük çalışma sıcaklığı ve yüksek verim gibi özellikleri ile Polimer Elektrolit Membran Yakıt Pilleri (PEM), taşıtlar için uygun bir enerji kaynağıdır. Polimer elektrot membran yakıt pilinin ana elemanları, platin-grafit çözeltisi ile kaplanmış gözenekli iki elektrot ile bunların arasında hidrojen iyonlarını geçiren elektrolittir. Bu elektrot–elektrolit çiftinden oluşan membran elektronları geçirmez fakat hidrojeni iyonlarına ayırarak iyon geçişini sağlar. Yakıt, pil içindeki membrana pil bünyesindeki gaz kanallarından geçerek ulaşır. hidrojen pilin anot tarafında bulunan kanaldan geçerek gözenekli elektrot yüzeyine ulaşır. Hidrojen gözenekli elektrot yüzeyinden geçerken platin aktif yüzeyiyle temas etmesi sonucu aşağıdaki reaksiyonla bir elektronunu vererek iyon haline dönüşür. H2 → 2 H + + 2 e – İyon haline dönüşen hidrojen, elektrottan elektrolite geçerek katota ulaşır. Bu sırada platin aktif yüzeyinde hidrojenin vermiş olduğu elektronlar , dış devreden katota doğru giderken elektriki akım oluştururlar. Pilin katot tarafındaki kanaldan geçerek gö zenekli elektrota ulaşan oksijen buradan elektrolit elektrot ara yüzeyine ulaşır. Elektrolit -elektrot ara yüzeyinde, dış devreden gelen elektronlarla elektrolitten geçen hidrojen iyonları ve oksijen birleşerek aşağıdaki reaksiyonla su oluşturur. 2e - + 2H + + 1/2 O2 → H2O Oluşan su katot tarafındaki kanaldan pili terk eder. PEM yakıt pillerinde elektrolit olarak yapısında flor bulunduran sulfonik asit gibi iyon değiştiren asidik membranlar kullanılmaktadır. Polimer membranın yakıt pilindeki görevi, protonun anottan katoda geçişini sağlamak ve katotta oluşan suyun anota geçmesini engellemektir. Yakıt pi linde kullanılan bu membranlar, anot ve katot arasında gaz geçişini engellemeli ve yalıtkan olmalıdır. Ayrıca membranlar yüksek kimyasal ve elektrokimyasal kararlılık için ince olmalıdırlar. İlk pratik yakıt pili projesi 20. yüzyılda Ralph tarafından yapılmıştır. Ralph, yakıt pili maliyetini düşürmek için nikel elektrotlu H2/O2 alkali yakıt pili sistemlerini araştırmıştır. Ralph ayrıca gaz difüzyonu için gözenekli elektrotlar kullanarak gazlar arasındaki reaksiyon hızını arttırmıştır. Gottesfeld ve arkadaşları, taşıtlar için geliştirilmesi düşünülen 80 kW’lık bir yakıt pili maliyetinin 1984’te yaklaşık 33.000 $ olduğunu, ince film teknolojisi ile maliyetin 1991 yılında 500 $ civarında olduğunu belirtmişlerdir. Aynı çalışmada elektrota yüklenen platin miktarının güç yoğunluğuna etkisi de incelenmiştir. Bu incelemede 1984’de cm2 ’ye 1,2 mg platin yüklenmesi ile 0,3 W/cm2 güç elde edilirken, 1992’de cm2 ’ye 10 kat daha az platin yüklenmesi ile 1 W/cm2 güç elde edildiği ifade edilmiştir. Farklı olarak Anand ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada , PEM yakıt pilinde saf oksijen ile havanın güç yoğunluğu ve gerilime etkisi incelenmiştir. Deneylerde kullanılan 0,125 mm kalınlığındaki membran için Dow reçinesi kullanılmış ve cm 2 ’ye 0,05 mg platin yüklenmiştir. Deneyler 70 oC sıcaklıkta ve atmosferik basınçta H2/O2 ve H2/Hava kullanılarak yapılmıştır. H2/O2 ile yapılan deneyde maksimum 0,61 V gerilim ve 1,45 A/cm2 akım yoğunluğu, H2/Hava ile yapılan deneyde maksimum 0,3 V gerilim ve 1,5 A/cm2 akım yoğunluğu elde edilmiştir. Yapılan bu deneyde klik kimyası ve ATRP tipi reaksiyonlar kullanılarak sentezler gerçekleştirilmiştir. “Klik” tipi reaksiyonlar, özellikle metal katalizli azid/alkin “klik” reaksiyonu (terminal asetilen ve azidler arasında gerçekleşen Huisgen 1,3-dipolar siklo katılma reaksiyonunun bir varyasyonu) veya Diels-Alder (DA), [4 + 2] sistemi, (genel olarak bir dien ile dienolfilin molekül içi veya moleküller arası reaksiyonu) bu çaba yolunda önemli bir katkı sağlamaktadır. Bu yaklaşım malzeme bilimi açısından muazzam bir potansiyel taşımaktadır. “Klik” kimyasının temel özellikleri; yüksek verim, fonksiyonel gruplara karşı yüksek tolerans, basit ürün izolasyonu, yan ürün eksikliği, üstün regio-selektivite ve hafif/basit reaksiyon koşullarıdır. “Klik” tipi reaksiyonların hızlı gelişiminden bu yana, ilgili strateji makromoleküler mühendisliği alanına hızla entegre edilmiş ve lineer ile kompleks yapılar arasında değişen polimerlerin sentezinde yaygın olarak kullanılmıştır. ATRP çok yönlü kontrollü radikal polimerizasyon metotlarından biridir. Bir ATRP sistemi; başlatıcı, metal halojenür, ligand ve monomerden oluşmaktadır. Düşük oksidasyon basamağına sahip metal kompleksi (Mtn compleks/Ligand), radikal ve daha yüksek oksidasyon basamağına sahip metal kompleksi (X-Mtn+1/Ligand) üretmek üzere alkil halojenür (R-X) ile reaksiyona girer. Oluşan radikal monomere eklenir ve böylece polimer zincirinde büyüme gerçekleşir. Reaksiyonun ilerleme aşaması halojenürün koparılması sonucu oluşan serbest radikal üzerinden ilerler. Serbest radikal metalden halojenürü tekrar koparır ve aktif olmayan ürün oluşur. Bu işlemler oldukça hızlıdır ve reaksiyonda denge aktif olmayan ürün oluşumu yönündedir. Aktivasyon ve deaktivasyon hız sabitlerinin oranına bağlı olarak bir süre sonra büyüyen zincir yine aktif hale gelir ve büyümeye devam eder. Bu basamaklar tekrarlanarak kontrollü zincir büyümesi sağlanmış olur. Sonlanma tamamen önlenemez, ancak sonlanan zincirlerin oranı büyüyen zincirlerle karşılaştırıldığında sonlanan zincirlerin sayısı oldukça küçüktür. ATRP reaksiyonu ortamdaki monomer bitene kadar ya da reaksiyon koşulları bozulana kadar devam eden bir yaşayan polimerleşme tekniğidir. İstenilen ağırlıkta polimer elde edene kadar reaksiyon devam edebilir ve reaksiyonu durdurmak için dışarıdan müdahale gerekmektedir. Bu çalışmada, ATRP ile zincir üzerine aşı edilecek olan t-bütil akrilat iki farklı başlatıcı kullanılarak sentezlenmiştir. Polisülfon ve poli(vinilklorür) ana zincirlerine aşı edilerek bağlanmıştır. Yapılan tüm sentezler FT-IR, 1H NMR, DSC ve GPC cihazları kullanılarak analizleri yapılmıştır. Asıl amaçlanan zincire aşı edilmiş t-butilakrilat polimeri hidroliz edilerek zincirlerin iyon iletkenlikleri analiz edilecektir.
  • Öge
    Lineer amin ligandların sentezi ve atom transfer radikal polimerizasyonu için optimizasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Becer, Caglar Remzi ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Atom trasnfer radikal polimerizasyonu, kontrollü radikal polimerizasyon sistemleri içerisinde en başarılı olan sistemlerden biridir. Geçiş metali katalizleri, pasif ve aktif parçacıklar arasındaki atom transfer dengesi ile değişim dinamiğini belirlediği için ATRP nin en önemli bileşenlerindendir. Ligandın ana etkisi, çözünür geçiş metali ligand kompleksini oluşturmak, pasif ve aktif veya mevcut radikal arasında dinamik halojen değişimini ve uygun reaktiviteyi düzenlemektir. Bu çalışmada, değişik zincir uzunluklarındaki (R-: C2H5-, C3H7-, C4H9-, C5H11-, C6H13-) lineer alkilbromürlerin dietilentriamin, trietilentetramin ve poli(etilenimin) nin reaksiyonu ile yeni ligandlar sentezlenmiştir. Bu ligandlar ile kontrollü yaşayan polimerizasyon ortamında homojenlik sağlanmış ve ayrıca düşük molekül ağırlığı dağılımı ile iyi tanımlanmış polimerik yapılar elde edilmiştir.
  • Öge
    Pmdeta'nın Ligand Ve İndirgen Olarak Stirenin Aget Atrp  methodunda Kullanımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-06-12) Bayraktar, Merve ; Acar, Metin Hayri ; 10039559 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada; oldukça yaygın kullanım alanına sahip stiren monomerinin, homojen ve heterojen ortamlardaki faklılıklarını göstermek amacıyla, toluen ve dimetilformamid (DMF) içerisindeki, havada kararlı halde bulunan CuBr2 nin ve belirli oranlardaki CuBr2-CuBr karışımlarının katalizör, N,N,N′,N′′,N′′-pentametildietilentriaminin (PMDETA) hem ligand hem de indirgen ajan görevlerini yerine getirdiği AGET ATRP yönetmiyle polimerleşmesi detaylı bir şekilde incelenmiştir
  • Öge
    Polisülfon Esaslı Amfifilik Polimerler
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-10-22) Alkan, Buket ; Acar, Metin Hayri ; 10040581 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Termoplastik polimerler sınıfından olan polisülfon (PSf) ısı ve kimyasal dayanımının yüksek olması, mekanik mukavemeti ve oksitlenmeye karşı gösterdiği direnç sayesinde membran uygulamarında ilgi çekmektedir. Fakat polisülfonun hidrofobik doğası membran uygulamalrında bazı kısıtlamalara neden olmaktadır. Bunun üstesinden gelmek için çeşitli yöntemler kullanılarak  hidrofilik PSf membran yüzeyi oluşturulmaktadır. Bu çalışmada ana zincir olarak PSf kullanılıp, bu polimere hidrofilik karakter kazandırmak için  çeşitli monomerler (AMPS, SPMAK ve tBA) aşı kopolimerizasyonu ile bağlanmıştır. Bu polimerlerin sentezlenmesi için iki farklı polimerizasyon çeşidi kullanılmıştır. Bunlar ATRP ve iniferter polimerizasyon metotlarıdır.ATRP basamağında, PSf ilk önce klorometilleme reaksiyonu ile fonsiyonlandırılmış ve elde edilen polimer makro başlatıcı olarak kullanılarak  SPMAK ve tBA monomerleri ATRP koşulları altında PSf ana zincirine aşı yöntemiyle bağlanmıştır.  Diğer yöntem olan iniferter polimerizasyonu ise bir iniferter grubun ışık veya ısı ile radikal üretmesi ve monomerin başlatıcı radikali ile kontrollü mekanizmayı sağlayan sonlandırıcı radikal grubunun arasına dolması ile gerçekleşir. Bu çalışmada iniferter grup olarak, sodyum dietilditiyokarbomat kullanılmıştır. Makrobaşlatıcı olarak önce klorometillenmiş PSf  ile sodyum dietil ditiyokarbomat reaksiyona sokulmuş ve PSf-DDC makrobaşlatıcısı sentezlenmiştir. Ardından ışık ile PSf üzerinde bulunan DDC gruplarından AMPS monomerinin katılması iniferter polimerizasyonu gerçekleştirilmiş.  İki farklı metotla sentezlenen aşı kopolimeri FT-IR, 1H NMR ile karakterize adilmiş termal özellikleri DSC ölçümleri ile belirlenmiştir. Çalışmanın amacına uygun olarak sentezlenen maddelerin iyon iletkenlikleri Elektrokimyasal Empedans Spektrometresi (EIS) ile incelenmiştir.
  • Öge
    Poliviniliden Florür Temelli Aşı Kopolimeri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-25) Demir, Ahmet Yasir ; Acar, Metin Hayri ; 10077753 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Günümüzde enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılan fosil yakıtların sınırlı olması ve bu tür yakıtların yanması ile oluşan ürünlerin çevreye verdiği ciddi zararlar sonucunda yeni ve temiz enerji kaynakların kullanımını zorunlu hale getirmiştir. Fosil yakıtlara alternatif olarak geliştirilecek bir enerji kaynağı özellikle çevreye zarar vermemeli, uygulanabilir ve düşük maliyetli olmalıdır. Bu yöndeki çalışmalar sonucunda ortaya çıkan temiz enerji kaynaklarından birisi de hidrojen enerjisidir. Hidrojenin doğrudan yakıt olarak kullanılmasının yanında hidrojenin ve oksijenin yakıt olarak kullanarak elektrokimyasal tepkime ile elektrik üreten yakıt pillerinin geliştirilmesi üzerine de yoğun bilimsel araştırmalar yapılmaktadır. Modüler olmaları nedeniyle yakıt pillerinin küçük taşınabilir elektronik cihazlardan ulaşım alanındaki uygulamalara kadar potansiyel kullanım sahaları çok geniştir. Elektrolit kullanım tiplerine göre yakıt pilleri birkaç çeşide ayrılabilir, bunlar başlıca bazik, erimiş karbonat, fosforik asit, katı oksit ve proton değişim membranlı (PEM) yakıt pilleridir. PEM yakıt hücrelerinin temel bileşeni anot ve katot olmak üzere iki tane elektrot içerir. Bunlar birbirlerinden polimer membran elektrolit ile ayrılmışlardır. Her iki elektrot bir kenarlarından ince platin katalizör tabakası ile örtülmüştür. Yakıt olarak kullanılan hidrojen yakıt hücresinin anot kenarından beslenir. Anotta platin katalizör varlığında serbest elektronlar ve protonlara ayrışır. Serbest elektronlar dış çevrimde kullanılırlar ve elektrik akımını oluştururlar. Protonlar polimer membran elektroliti geçerek katota doğru hareket ederler, katotta havadan gelen oksijen dış çevrimden gelen elektronlar ve protonlar saf su ve ısı oluşturmak üzere birleşirler. PEM yakıt pili elektrotları üzerinde gerçekleşen reaksiyonlar aşağıdaki gibidir; H2 (g) → 2H+ + 2e- anot tepkimesi 2H+ + 2e- + 1/2O2 → H2O katot tepkimesi PEM’lerin çalışma sıcaklığı 80-90 ºC gibi çok düşük sıcaklıklarda ve çalışma basınçları da 1-8 atm basınç arasındadır. Bu tip yakıt hücreleri belli bir nem oranında hidrojen ve oksijen ile çalışabilmektedir. En yaygın ticari yakıt pillerinin membranlarının yüksek sıcaklıklarda kimyasal bozunmaya eğilimli olmaları, yüksek sıcaklık ve düşük nemde düşük proton iletkenliğine sahip olmaları ve pahalı olmaları mevcut ticari membranlara alternatif membranların araştırılmasına neden olmaktadır. PEM yakıt hücreleri düşük sıcaklıkta çalışmaları, sessiz olmaları ve yüksek güç yoğunluğuna sahip olmalarından ötürü önemli bir alternatif enerji kaynağıdır. Yüksek güç yoğunluğu için önemli bir faktör olan konu; membran ve elektrot takımı arasındaki su dengesinin iyi yönetilmesidir. Ayrıca PEM yakıt hücrelerinin performansı membranın iletkenliğine bağlıdır. PEM yakıt hücrelerinde su katotta üretilir. En ideal halde bu oluşan su, elektroliti gereken nemlilikte tutar. Katottan verilen hava, reaksiyon için gereken oksijeni karşılamaya ve oluşan fazla suyu uzaklaştırmaya yeterli olur. Katottan anoda suyun difüzyonu sonucu elektrolitin tüm yüzeyi istenilen nemlilikte olur. Bu nedenle katotta üretilen suyun yönetimi oldukça önem kazanır. Yüksek güç yoğunluğu, hızlı ve çabuk marş yapabilme ve değişken güç çıkışına uygun olması PEM yakıt pillerinin ulaşım alanında kullanılabilmesini uygun kılmaktadır. Ayrıca PEM yakıt hücreleri, özellikle yüksek performanslı polimerlerin bulunmasından sonra, uzay çalışmalarında ve özel askeri sistemlerde uygulanmak üzere geliştirilmiştir. Proton iletim özelliğine sahip polimerik membran bir PEM yakıt hücresinin en önemli elemanıdır. Günümüzde ticari olarak kullanılan membranların çeşitliliğinin az ve maliyetinin yüksek olmasından dolayı alternatif membranların geliştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar ivme kazanmıştır. PEM yakıt hücrelerinde kullanılan membranlar;  Proton geçirgen özellikte olması,  Su, yakıt (hidrojen veya metanol), oksijen ve havadaki diğer gazları geçirmemesi,  Mekanik dayanımının yüksek olması,  Uzun süreli kullanımda ısıl ve kimyasal direnci yüksek,  Teknolojik olarak yaygın bir şekilde kullanılabilmesi için emniyetli ve ucuz olması, gerekmektedir. Tüm bu özellikleri ek olarak, membran yüksek iyon iletkenliğine ulaşabilmesi için su ile tamamen doyurulmalıdır. Yakıt hücresindeki polimerik membranın iyon iletkenliğine sahip olmasına rağmen elektronları geçirmez bu nedenle görevi protonu anot bölgesinden katot bölgesine iletmektir. Membran bünyesindeki su molekülleri, proton ile zayıf bağlar oluşturarak hidrojen iyonunun anot bölgesinden katot bölgesine ilerlemesini sağlar. Plakadan geçemeyen elektronlar, harici bir devre yardımıyla hücrenin diğer tarafına (katot) alınır ve devrelerini tamamlarlar. Son 30 yıl içerisinde flor içeren birçok özel kopolimerlerin sentezlenmesinin sebebi, flor içeren kopolimerlerin kimyasal dayanımı, çok düşük serbest yüzey enerjilerine sahip olmaları, oksidantlara ve aşınmaya karşı yüksek direnç gösteriyor olmaları ve hidrofob özelliklerinden dolayı su/yağı üzerlerinde tutmamalarıdır. Amfilik flor içeren aşı kopolimerlerinde pek çok uygulama alanları vardır. Proton değişim yakıt pillerinin membran sentezinde flor içeren kopolimerler önemli yer tutmaktadır. Polivinilidenflorid (PVDF) dayanıklılık gibi harika özelliklere sahip olmasından dolayı ticari öneme sahiptir. Onun ticari öneminden dolayı, PVDF ten çeşitli aşı kopolimerlerin hazırlanması için çeşitli sentetik yaklaşımlar bildirilmiştir. Atom transfer radikal polimerizasyon (ATRP) kontrollü serbest radikal polimerizasyon yöntemidir. Bu yöntem iyi tanımlanmış, molekül ağırlığı kontrol edilebilen, düşük molekül ağırlığı dağılımına sahip, uç grup fonksiyonalitesi içeren ve farklı komposizyonlarda zincir yapısından oluşan polimerleri ve özellikle ampfifilik aşı kopolimerleri kolay sentez edebilmek için kullanılan ve bilinen çoğu cözücülerle uyumlu en iyi yoldur. Bu çalışmanın ATRP basamağında, PVDF ilk önce butil lityum ile lityumlanarak aktif halde iken 2-metil-2-bromo propionil bromid ile fonksiyonlandırılmış ve elden edilen polimer makro başlatıcı olarak kullanılarak MMA monomeri ATRP koşulları altında PVDF ana zincirine aşı yöntemiyle bağlanmıştır.Sentezlenen aşı kopolimeri 1H-NMR (d-DMSO d6), FT-IR, DSC ve GPC ile karakterize edilmiştir.
  • Öge
    Pvdf Kökenli Aşı Kopolimerler
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008-11-11) Bozok, Nergiz ; Acar, Metin Hayri ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Bu çalışmada, atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) ve aktivatörlerin elektron transferi yolu ile oluşturulduğu (AGET-ATRP) yöntemleri kullanılarak Poli(viniliden florür) (PVDF) (makrobaşlatıcı) kökenli aşı kopolimerleri ile hidroliz reaksiyonu kullanılarak iyonik fonksyonel grup içeren monomerler sentezlenmiştir. ATRP ve AGET-ATRP koşullarında tersiyer bütil akrilat (tBA), 3-sulfo propil metakrilat, potasyum tuzu (SPMAP), 2-hidroksi etil metakrilat (HEMA), 2-hidroksi etil akrilat (HEA), vinil fosforik asit (VPA), 2-akrilomido-2-metil-1-propan sulfonik asit (AMPS), etilen glisidil metakrilat fosfat (EGMAP), glisidil metakrilat (GMA), stiren (S) ve sentezlenmiş olan 3-sulfo propil metakrilik asit trietilenamin (SAPMA-TEA) monomer olarak kullanılarak aşı kopolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    Synthesis and applications of amphiphilic graft copolymers
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Aktaş Eken, Gözde ; Acar, Metin Hayri ; 10251604 ; Polimer Bilim ve Teknolojisi ; Polymer Science and Technology
    Graft kopolimerler, dallanmış polimerlerin önemli bir sınıfını oluştururlar ve basınca duyarlı yapıştırıcılardan emülgatörlere, şekil hafızalı polimerlerden membran katkı maddelerine kadar pek çok farklı alanda kullanılmaktadırlar. Kompozisyon ve topolojik faktörler (aşılama sıklığı, ana zincir uzunluğu ve aşılanmış zincirlerin uzunluğu vb.) kullanılarak çok farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip graft kopolimerler elde edilebilmektedir. Bu nedenle, makro-moleküler dizayn ile elde edilen polimerin özellikleri arasındaki ilişkinin anlaşılması, spesifik polimerlerin sentezi için çok önemlidir. Kontrollü radikal polimerizasyon teknikleri ile istenilen, topoloji, kompozisyon ve fonksiyonaliteye sahip iyi tanımlanmış graft kopolimerler elde edilebilmektedir. Amfifilik graft kopolimerler, yapılarında hem hidrofilik hem de hidrofobik segmentleri bulunduran ve yapı birimlerinin farklı kimyasal doğaları nedeniyle benzersiz özellikler sergileyen kopolimerlerdir. Bu tip polimerler karışmayan segmentler arasında uygun etkileşimleri sağlamak için çeşitli morfolojileri benimseyebilirler. Bu tez, iyi tanımlanmış amfifilik graft kopolimerlerinin ATRP yöntemi ile sentezi, karakterizasyonu ve uygulamalarını kapsamaktadır. Temel amaç, kopolimerlerin faz davranışını, termal, mekanik ve yüzey özelliklerini, kompozisyon ve topolojik faktörleri kullanarak kontrol etmektir. Amfifilik kopolimerlerin kullanımı için geniş bir uygulama yelpazesi tanımlanabilir, ancak buradaki odak, poli(viniliden florür) (PVDF) ve polisülfon (PSf) bazlı amfifilik kopolimerlerin şekil hafızalı polimerler (SMP'ler) ve membran katkı maddeleri olarak incelenmesi üzerinedir. PVDF ve kopolimerleri ferroelektrik ve piezoelektrik özelliklere sahip elektroaktif polimerlerdir. Bu elektroaktif polimerler, elektrik enerjisini mekanik enerjiye tersinir olarak dönüştürebilir ve bu özellik sayesinde doku iskeleleri ve giyilebilir sensörler gibi pek çok yenilikçi uygulama için kullanılabilirler. PVDF'nin elektroaktif özelliklerinin şekil hafızası özelliği ile birleştirilmesi, özellikle biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalar için ilgi çekici olabilir. Bu kapsamda, vücut ısısı aralığında şekil hafızası davranışına sahip bir dizi PVDF bazlı amfifilik graft kopolimer ATRP yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Farklı oranlarda hidrofobik PVDF-co-CTFE (ana zincir) ve poly(etilen glikol)metil eter metakrilat (PEGMA) gibi lineer olmayan bir PEG türevi (yan zinciri) içeren amfifilik kopolimerlerin, hidrofilik segmente ait erime sıcaklığı (Tm), kompozisyon değiştirilerek 35.3 ile 40.9 °C arasında ayarlanmıştır. P(VDF-co-CTFE)-g-PEGMA kopolimerleri, kalıcı şekillerini saniyeler içerisinde (10 s) geri kazanıp, mükemmel şekil hafızası özellikleri sergilemişlerdir. Vücut sıcaklığı aralığında şekil hafızası özelliğine sahip olan bu çözünür ve işlenebilir polimerler için çeşitli ve yenilikçi biyomedikal uygulamalar belirlenebilir. Polisülfon (PSf), membran üretiminden yapay organların tasarımına kadar çok çeşitli uygulamada kullanılan bir mühendislik polimeridir. Ancak polisülfonun hidrofobik doğası organik maddelerin adsorpsiyonuna elverişlidir ve kirleticiler ile yüzey arasında kontrolsüz ve istenmeyen etkileşimlere neden olur. Kirleticilerin yüzeyde birikmesi pek çok uygulama için kısıtlayıcı olmakta, ayrıca membran uygulamalarında da geçirgenliği ve uygulama ömrünü azalmaktadır. Bu çalışma kapsamında polisülfonun hidrofobik doğasından kaynaklanan problemlerin ortadan kaldırılması için, polisülfon bazlı amfililik kopolimerlerin sentezi hedeflenmiştir. Farklı molekül ağırlıklarında PEGMA kullanılarak bir dizi PSfg-PEGMA kopolimeri sentezlenmiştir. Farklı hidrofilik/hidrofobik segment oranları, yan zincir sıklığı ve kompozisyonu ile sentezlenen kopolimerler, belirtilen parametlerin etkilerinin incelenmesi için çekme testleri, su temas açısı ölçümleri, hücre tutunma testleri, DSC ve AFM analizleri ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar, hidrofilisite ve termal özelliklerin yan zincirlerin sıklığı veya bileşiminden ziyade hidrofilik/hidrofobik segmentlerin oranına bağlı olduğunu göstermiştir. Hidrofilisite, beklendiği gibi PEGMA içeriği ile doğru orantılı olarak artmıştır. PSf bazlı yüzeyler yapıya katılan hidrofilik yan zincirler tarafından etkili bir biçimde modifiye edilmiş ve hücre itici özellik kazanmıştır. Tez kapsamında PSf bazlı amfifilik kopolimerlerin ısı ile tetiklenen şekil hafızası davranışları da incelenmiştir. Hidrofilik segmentin erime sıcaklığının (Tm) şekil hafızası davranışı için etkili bir uyarıcı olduğu gösterilmiştir. Şekil hafızalı polimerler, vücut sıcaklığı aralığında 32.7 ila 39.1 °C arasında Tm değerleri, %464 civarında maksimum uzama, % 6.8 MPa'ya kadar çekme dayanımı ve %99'a kadar şekil kurtarma oranı ile elde edilmiştir. Sonuç olarak topoloji ve kompozisyon varyasyonları ile ayarlanabilir termal ve mekanik özelliklere sahip şekil hafızalı polimerler atom transfer radikal polimerizasyonu kullanılarak başarı ile elde edilmiştir. PSf bazlı amfifilik kopolimerler, membranların kirlenme direncini ve geçirgenliğini arttırmak için sıklıkla membran katkı maddeleri olarak kullanılmaktırlar. Literatürdeki geleneksel yaklaşım, kirlenme direncini ve membranların geçirgenliğini arttırmak için katkı maddelerinin oranını değiştirmeye dayanmaktadır. Bu yaklaşım genellikle artan gözenek boyutları ve azalan protein rejeksiyonu ile sonuçlanmaktadır. Tez kapsamında, hazırlanan PSf-g-PEGMA kopolimerleri membran katkı maddesi olarak değerlendirilmiş, kompozisyon ve topolojinin membranların kirlenme dirençleri, morfolojileri ve performansları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, membranların yüzey özellikleri, morfolojileri ve filtrasyon performanslarının, katkı maddesi olarak kullanılan kopolimerlerin topoloji ve kompozisyonuna bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. Membranların saf su geçirgenliği ve kirlenme direnci, amfifilik kopolimerlerin eklenmesi ile büyük ölçüde arttırılmıştır. Örneğin, ağırlıkça %56 PEGMA içeren P9 kullanılarak saf su geçirgenliği 38.2'den 1078.5 L/m2.h.bar'a, akı geri kazanımı ise %50'den %93.6'ya yükseltilmiştir. Özet olarak membran yüzey özelliklerinin (hidrofilisite, kirlenme direnci ve gözenek büyüklüğü) ağırlıklı olarak kopolimerlerin kompozisyonuna bağlı olduğu, kirlenme direncinin yan zincir sıklığı ve uzunluğu ile arttığı gözlemlenmiştir. Su teması açısı ölçümleri ve akı geri kazanım testleri, PEGMA300 ve PEGMA475 kullanılarak sentezlenen kopolimerlerin, membran yüzeyinde kirleticilerin adsorpsiyonunu engellemek için sterik bir bariyer görevi görebilen hidrasyon tabakasını oluşturmada daha etkili olduklarını göstermiştir. Protein rejeksiyon testleri, daha uzun (polieter) yan zincirler içeren katkı maddeleri ile yüksek rejeksiyon değerlerine sahip sıkı yapılı membranların elde edildiğini ortaya koyulmuştur.