Isısal Kararlı Termosetler İçin Benzoksazin-sülfon Başlangıç Maddelerinin Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Polibenzoksazinler, ilginç bir çok özellikleri ile novalak ve resol tipi fenolik reçinelerine daha üstün gelen yeni geliştirilmiş fenolik sistemlerdir. Bu malzemeler kürleme sırasında hemen hemen hacimsel değişime uğramayışı düşük su absorpsiyonu bazı polibenzoksazinler için Tg (camsı geçiş sıcaklığı) kürlenme sıcaklığından yüksek oluşu yüksek yanma ürünü yüzdesi kürleme için asit gerektirmemesi kürleme sırasında yan ürün oluşturmaması gibi özellikler gösterirler. Polibenzoksazinlerin sentezi herhangi bir yan ürün oluşturmadan, benzoksazinlerin termal aktiflenmesi sonucu halka açılarak meydana gelebilir. Benzoksazin monomerlerinin hazırlanması için çeşitli sentetik yollar, polimerizasyon mekanizmaları ve kürlenmiş maddelerin yapısal özellikleri birçok grup tarafından araştırılmıştır. Ancak saf polibenzoksazin temelli polimerler birkaç dezavantaja sahiptir. Yüksek kürleme sıcaklığı( 200oC veya daha üst sıcaklıklar), işleme güçlüğü ve kırılganlıkları bunlardan birkaçıdır. Bu dezavantajların üstesinden gelmek için birçok araştırmacı değişik stratejiler denemiştir. (i) Çeşitli fonksiyolu gruplarla modifiye edilmiş benzoksazin sentezi, (ii) polimerik benzoksazin sentezi, (iii) dolgu maddeleri, fiberler veya başka yüksek perfrmanslı polimerlerle karıştımak denenmiştir. Polisülfonlar, kimyasal reaksiyonlara karşı dayanıklılığı,mükemmel oksidatif özelliği, termal ve hidrolitik dayanıklılığı ayrıca mekanik sağlamlığı ve film haline getirilebilme özellikleri ile yüksek performanslı termoplastik maddelerinin bir üyesidir. Bu eşsiz özelliklerin birleşimi ile birlikte, ticari membranlar, gaz ayrımı, hemodiyaliz, nano/ultra filtreler, hücre kültürü, ilaç uygulamaları, yakıt hücreleri ve bunun gibi birçok ticari membranların üretilmesi için ilgi çekici maddelerdir. Bu çalışmada iki farklı polimer, poli(benzoksazin-ko-sülfon) sentezlenerek tek bir yapı altında toplanmıştır. Öncelikle, sülfonilbisoksidianilin monomeri literatürde tanımlanan prosedüre göre elde edildi. Daha sonra sentezlenen monomerin karakterizasyonu 1H-NMR ve FT-IR ile yapıldı. Diamin fonksiyonlu monomer hazırlandıktan sonra, bisfenol-A ve paraformaldehit kullanılarak uygun koşullarda poli(benzoksazin-ko-sülfon) elde edildi. Polimer, H-NMR, FT-IR, DSC, TGA ve GPC ölçümleriyle karakterize edildi.

Polybenzoxazines are class of thermosetting resins that can be used in many fields such as electronics and aerospace industries because they have a good combination of several pre-eminent features. They exhibit nearly zero shrinkage upon curing, thermal stability, chemical resistance, low water absorption; for some polybenzoxazines Tg is much higher than cure temperature and no strong acid catalysts are required for curing. The synthesis of polybenzoxazines can be done easily by thermally activated ring opening of the corresponding benzoxazine without generating any byproducts. The molecular structure of polybenzoxazines offers enormous design flexibility which allows tailoring the properties of the cured materials for wide range of applications. Different synthetic strategies for the preparation of benzoxazine monomers and blends, their polymerization reaction mechanisms, and the structure property relationships of the cured materials have been studied by various research groups. But, pure polybenzoxazine based polymers also suffer number of disadvantages, in terms of high curing temperature (~ 200°C or higher), difficulty in processing and brittleness. Polysulfones are a family of high performance thermoplastic materials with chemical inertness, excellent oxidative, thermal and hydrolytic stability, as well as mechanical strength and film forming properties. This desirable combination of properties and their availability makes polysulfones as attractive materials for the manufacture of commercial membranes and biomedical applications such as gas separation, pervaporation, hemodialysis, nano/ultrafiltration, cell culture, drug delivery, bioartificial, fuel cells, and so on. In this study, we synthesized poly(benzoxazine-co-sulfone) to combine two different polymers in a single structure. First a monomer sulfonylbisoxydianiline was obtained according to a modified procedure described in the literature. Then the characterization of the synthesized monomer was performed by 1H-NMR and FT-IR analysis. After the monomer diamino functional monomer was prepared properly, it was used in conjunction with bisphenol-A and paraphormaldehyde in convenient conditions to synthesize the poly(benzoxazine-co-sulfone) polymer. This polymer was characterized by H-NMR, FT-IR, DSC and TGA measurements.