Polyvınylpyrrolıdone Serbest Radikal Polimerizasyonunun Dielektrik Spektroskopisinin İncelenmesi

Abstract

Camsı faz geçişinde küme oluşumları ve küme dinamiğinin incelenmesi, faz geçişleri teorisinin güncel konularından birisidir. Dielektrik spektroskopi, incelenen sistemin dipol momentinin değişimine hassas olduğu için, polimerizasyon sırasında camsı faz geçişinde, camsı küme dipol momentinden “cevabı” ölçerek küme dinamiğini ortaya koymaktadır. Bu çalışmada vinyl pyrolidon’un bulk polimerizasyonu dielektrik spektroskopi yöntemi ile incelenmiştir. Çalışmanın amacı; camsı faz geçişinde durulma süreçlerinin ve küme dinamiğinin incelenmesidir. Çalışmada dielektrik spektroskopi, sabit sıcaklıkta reaksiyon ilerlemesiyle incelenmiştir. Ayrıca polimerizasyon sürecinin reaksiyon kinetiği DSC yöntemiyle incelenmiş, dielektrik spektroskopi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Böylece gerçel dielektrik sabit , dielektrik kayıp ve iletkenlik zamanın ve dönüşüm oranının fonksiyonu olarak değerlendirilmiştir. Polimerizasyon sürecinde e’’(w) spektrumlarından küme dinamiği, mezoskopik boyutlardan sonsuz boyutta camsı kümeye kadar incelenmiştir. Dipol kümelerinin dinamiğinde dönüğüm sürecinde iki farklı hareket tespit edilmiştir. Durulma sürecinde çeşitli relaksatörler dielektrik sabitine katkı verdiğinden dolayı, dielektrik spektrumlar Kohlrausch-Williams-Watts fonksiyonu ile ifade edilmiş, e’’(w) spektrumlarında gözlenen soğurulma maksimumları Kohlrausch-Williams-Watts fonksiyonuna göre fit edilip, buradan b parametresi hesaplanarak camsı faz geçişinde küme dağılımını ifade eden parametre ortaya konulmuştur. Durulma zamanlarının değişimi Vogel-Fulcher-Tammann eşitliği ile hesaplandıktan sonra, reaksiyon kinetiğiyle karşılaştırılmış ve faz geçişinde molekül dinamiğinin yavaşlaması ortaya konulmuştur.

Cluster formation at liquid-glass phase-transition and investigation of cluster dynamic are current subjects of the theory of phase transition. The dielectric relaxation spectroscopy (DRS) is sensitive to changes of dipol moment of the system examined. Thus, during the polymerization at glass transition, measuring the response of dipol moments of glassy clusters, reflects the cluster dynamic. The aim of the study is investigation of relaxation time and dynamics of cluster during the glass phase transition. Dielectric properties of the system are studied during the isothermal reaction. The polymerization process is also investigated by differential scanning calorimetry (DSC). So that, reel dielectric constant , dielectric loss and conductivity is evaluated as the function of time and conversion. From spectrum data of the cluster dynamic is observed during the polymerization from mezoscopic-dimension to infinite-dimension glassy cluster. Two different motion are determined at the conversion prosess of dipol cluster dynamics. The maxima of absorbtion which is obtained from e’’(w), is evaluated by fitting with KWW equation. Changes of dispersion of relaxator is observed at phase transition. From this equation b-parameter is calculated. Slowing down of relaxation time is calculated from the VFT equation, than it is compared with extention of reaction and slowing down of reaction time is compared at phase transition.