Karbon Fiber Prekürsor Olarak Akrilonitril-ko-vinil Asetat-ko-itakonik Asit Terpolimerinin Sentez Ve Karakterizasyonu

Abstract

Tez çalışması süresinde karbon fiber prekürsor elde etmek için, akrilonitrilin vinil asetat ve itakonik asit ile amonyum persülfat başlatıcısı ile polimerizasyonu ile P(An-ko-VAc-ko-IA) terpolimerleri sentezlenmesi amaçlanmıştır. Beş farklı monomer besleme oranları kullanılarak beş farklı bileşimde terpolimer sentezlenmiştir. Polimerler farklı teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Sentezlenen terpolimerlerin spektroskopik analizleri FTIR-ATR ve NMR spektroskopisi yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Numunelerin GPC metodu ile ağırlık ortalama molekül ağırlıkları ve sayı ortalama molekül ağırlıkları tespit edilmiştir. Polimerlerin termal özellikleri TGA ve DSC yöntemleri ile incelenmiştir. Sentezlenen polimerlerin DMF içerisindeki çözeltilerinden elektrospining yöntemiyle nanofiber elde edilmiştir. Elde edilen nanofiberlerin morfolojik analizleri SEM ve AFM metotları ile yapılmıştır. Elde edilen nanofiberleriden karbon fiber eldesi amacıyla numunelere ısıl işlem uygulanmıştır. İlk etap olan oksidasyon aşamasında, elektrospining yöntemiyle nonofiberleri elde edilen polimerlerin 200 oC ile 325 oC arasında değişen altı farklı sıcaklık değerinde oksijen ortamında yakılmıştır. Farklı sıcaklıklarda oksidasyonu gerçekleştirilen örneklerin spektroskopik analizleri FTIR-ATR spektroskopisi ile morfolojik analizleri SEM ile yapılmıştır. Oksidasyon aşamasının tamamlanmasının ardından okside edilmiş numuneler karbonizasyon aşamasında azot ortamında 1100 oC de 2.5 saat süresince yakma işlemi uygulanmıştır. Elde edilen sonuç ürününün spektroskopik analizleri FTIR-ATR spektroskopisi yöntemiyle, morfolojik analizleri ise SEM metodu ile yapılmıştır. Yapılan deneyler ve elde edilen verilerin değerlendirilmesi ve sonuç ürününden elde edilen sonuçlar ile sentezlenen polimerin karbon fiber için uygun bir prekürsor olduğu tespit edilmiştir.

In this study it is aimed to synthesize terpolymers of acrylonitrile, vinyl acetate and itaconic acid monomers with ammonium persulphate as initiator in the DMF media. Five different composition of the monomers is used to synthesize five different P(AN-co-VAc-co-IA) terpolymers. The synthesized polymers were characterized by several characterization techniques. Teh polymers were spectroscopically characterized by FTIR-ATR and NMR spectroscopy techniques. Thermal analysis of the polymers were done by TGA and DSC techniques. The molecular weight distribuiton of the polymers were determined GPC method. The solution of the polymers in DMF were electrospun by electrospining method to ontain nanofibers of P(AN-co-VAc-co-IA) terpolymers. The fibers were morphologically characterized by SEM and AFM. Heat treatment steps of obtaining carbon fiber is applied to the electrospun nanofiber mats of the polymer samples. At the first step, oxidation of polymer mats were done at temperatures varying from 200 oC to 325 oC in the presence of air for 5 hours. The oxidized nanofibers were characterized by FTIR-ATR spectroscopy. Morphological analysis of the oxidized nanofiber mats were morphologically chracterized by SEM. At the second step of heat treatment called as carbonization the oxidized nanofibers were carbonized at 1100 0C in the presence of nitrogen for 2.5 hours. Obtained carbon nanofiber precursors were spectroscopically characterized by FTIR-ATR spectrocopy and morphologically by SEM methods. The measuremtns and results show that carbon fiber precursor of P(AN-co-VAc-co-IA) terpolymers can be used as carbon fiber precursor.