Aba triblok kopolimerlerinde blok tipinin ve molekül ağırlıklarının yapısal ve morfolojik özelliklere olan etkilerinin kaba taneleme yöntemleriyle ve MD simülasyonlarıyla incelenmesi

Abstract

Blok kopolimerler, birbirine kovalent bağlı, farklı homopolimerlerin uzun segmentlerini içeren yapılardır. Blok kopolimerlerde moleküler yapıdaki bir değişiklik, mikrofaz ayrılmasına ve böylece fiziksel özelliklerde değişikliğe neden olmaktadır; blokların büyüklük ve şeklini kontrol edebilmek fiziksel özelliklerin ayarlanmasında önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, ABA tipi, doğrusal, simetrik, PCL-PDMS-PCL, PLLA-PDMS-PLLA ve PCL-PEO-PCL triblok kopolimerlerinin mezo-ölçekte Disipatif Parçacık Dinamiği (DPD) simülasyonları yolu ile blok tiplerinin ve kopolimer bileşiminin değişmesinin kopolimerlerin morfolojileri üzerine etkileri çalışılmış ve bu kopolimer sistemlerinin Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları ile polimer zincirlerinin davranışları incelenmiştir. Ayrıca, PLLA-PCL ve PLLA-PS diblok kopolimerlerinin de DPD simülasyonları yapılmıştır. Tüm çalışılan sistemlerde mikrofaz ayrılması görülmüş; polimer bloklarının tiplerinin ve kopolimer bileşiminin morfolojilerdeki etkileri gözlenmiştir. Kopolimerde, uç blok polimerinin faz değişimini gösteren iki faz diyagramı sunulmuştur. Faz diyagramlarında, morfolojideki değişimin sadece blok tipi ve molekül ağırlığına değil aynı zamanda toplam kopolimer molekül ağırlığına da bağlı olduğu gösterilmiştir. PCL-PDMS-PCL, PLLA-PDMS-PLLA ve PCL-PEO-PCL triblok kopolimerlerinin MD simülasyonları da, 3 farklı sistemde 300K sıcaklıkta yapılmıştır. PCL-PDMS-PCL triblok kopolimerinin 300K-450K sıcaklık aralığında kopolimer zincirlerinin davranışları incelenmiştir. Ayrıca, tüm sistemler için jirasyon yarıçapı analizleri yapılmıştır.

Block copolymers are composed of different homopolymers covalently bonded to each other. In block copolymers, a change in molecular structure leads to change in microphase separation and accordingly in physical properties, therefore to control the size and shape of the blocks provides significant advantages on configuring the physical properties. In this thesis, the effect of the change of block types and copolymer composition on the morphology was studied using Dissipative Particle Dynamics (DPD) simulations at mesoscale for linear, symmetric PCL-PDMS-PCL, PLLA-PDMS-PLLA and PCL-PEO-PCL triblock copolymers. The behavior of polymer chains were studied through Molecular Dynamics (MD) of these copolymer systems. In addition, the morphological properties of PLLA-PCL and PLLA-PS diblock copolymers were examined through DPD simulations. Microphase separation was observed for all studied systems and the effect of the polymer block types and copolymer composition were examined. Two phase diagrams were presented which show phase changes in end block polymer in copolymer. In the phase diagrams, it was shown that the change in the morphology does not only depend on the block molecular weight ratio but also the total molecular weight of copolymer. MD simulations of PCL-PDMS-PCL, PLLA-PDMS-PLLA and PCL-PEO-PCL copolymers were carried out with three different systems for each of them at 300K temperature. PCL-PDMS-PCL triblock copolymers MD simulations in the range of 300K-450K were carried out and the behavior of the copolymer with the increase in temperature was examined. Moreover, radius of gyration analyses were carried out for all the sytems.