İletken Polimer Kaplı Tekstilin Elektriksel Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, pirolün polyester kumaş üzerine in situ ve iki basamaklı kimyasal polimerizasyonları incelenmiştir. Polimerizasyon sırasında, monomer, oksidant, dopant konsantrasyonu, çözücü, polimerizasyon süresi ve reaktantların eklenme sırası gibi farklı parametrelerin etkileri incelenmiştir Çözücünün iletkenlik üzerindeki etkisini inceleyebilmek amacıyla üç farklı çözücü (asetonitril, metanol/asetonitril karışımı ve destile su) kullanılmıştır. Oksidant olarak seryum (VI) amonyum nitrat (CAN) kullanılmış ve sonuçlar, demir(III) klorür oksidant kullanılarak gerçekleştirilen sentezlerin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Dopant olarak pTSA ve Sodyum Perklorat kullanılmıştır. Monomer etkisini karşılaştırma yapabilmek amacıyla, anilinin de tekstil üzerinde in situ polymerizasyonu pirole benzer şekilde gerçekleştirilmiştir. Kaplanmış numunelere SEM, EDS ve FTIR analizleri yapılmıştır. Kaplanmış numunelerin iletkenlikleri, direnç değerleri ölçülerek hesaplanmıştır. İletken tekstillerin kapasitansları da direnç değerleriyle eşzamanlı olarak ölçülmüştür. EDX analizinden elde edilen verilerden Cl/C, Cl/N, S/N ve (Cl+S)/N oranları hesaplanmış ve bu oranların iletkenlik ile ilgisi incelenmiştir. Sonuç olarak, demir(III) klorür oksidant varlığında kaplanan numunelerin, CAN oksidant varlığında kaplananlara göre çok daha yüksek iletkenlik değerlerine sahip olduğu görülmüştür. Bu numunelerin kapasitans değerlerinin, literatürde benzer polimerler için gözlenen değerden yaklaşık 1000 kat daha yüksek olduğu gözlenmiş ve bu iletken polimer kaplı tekstillerin, elektrik yükü depolayabilen cihazlarda kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

In situ and two step chemical polymerizations of pyrrole onto the polyester textile substrate has been investigated in this study. During the polymerization, effect of different parameters such as monomer, oxidant, dopant concentration, solvent, polymerization time and addition order of reactants were investigated. Three different solvent (acetonitrile, methanol/acetonitrile mixture and distilled water) were used to be able to investigate the effect of solvent on the conductivity. Cerium(IV) Ammonium Nitrate (CAN) was used as oxidant to obtain information, and results were compared with the results of the syntheses that carried out with Iron(III) chloride. The in situ polymerization of aniline on the textile has also been carried out for comparison. The dopants pTSA and Sodium Perchloride were used. SEM, EDX and FTIR analyses were made to the coated samples. The conductivities of the coated textiles were calculated from the measured resistivity values. Capacitances of the conductive textile were also measured. The Cl/C, Cl/N, S/N and (Cl+S)/N ratios were calculated from the EDX analyses and the relation between this ratio and conductivity was investigated. As a result, it was observed that the specimens coated in the presence of Iron(III) chloride oxidant have conductivity values substantially higher than that of coated in the presence of CAN oxidant. The capacitance values of these specimens were observed 1000 fold higher than that of which has been observed for similar polymers in the literature and it has been commentated that these conductive polymer coated textiles can be used in the electrical charge storage devices.