Polianilin-polifosfazen iletken kompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, kimyasal oksidatif polimerizasyon metodu kullanılarak asit sübstitüe polifosfazenler (PF) ile polianilin (PANI) kompozitleri hazırlandı. Polianilin'in, mekanik ve çözünürlük özellikleri geliştirilerek iletkenlik özelliğinin korunabilmesi amacıyla farklı oranlarda PANI/PF kompozitleri ile çalışıldı. Birinci basamakta poli(diklorofosfazen) ve 4-hidroksifenil dietilfosfonat sentezlendi. Poli(diklorofosfazen)'in nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu ile polibis(4-dietilfosfonatofenoksi)fosfazen ve polibis(3-metilfenoksi)fosfazen hazırlandı. Hazırlanan bu polimerler hidroliz/sülfolama yöntemleriyle polibis(4-fosfonikasitfenoksi)fosfazen ve polibis[sülfonikasit(3-metilfenoksi)]fosfazen polimerlerine dönüştürüldü. İkinci basamakta polibis(4-fosfonikasitfenoksi)fosfazen ve polibis[sülfonikasit-(3-metilfenoksi)]fosfazen polimerleri ile farklı oranlarda anilin monomeri kullanılarak her bir asit sübstitüe polimer için üç farklı kompozit elde edildi. Bu kompozitlerin yapıları 31P, 1H NMR (Nükleer Manyetik Rezonans), FT-IR (Fourier Dönüşüm Kızılötesi) ve UV-Vis (Görünür bölge ve Mor ötesi Absorpsiyon) spektroskopik teknikleriyle aydınlatıldı. Hazırlanan kompozitlerin termal davranışları, yüzey özellikleri, DC iletkenlik özellikleri ve elektrokimyasal özellikleri sırasıyla DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetri) ve TGA (Termogravimetrik Analiz), taramalı elektron mikroskobu (SEM), 4-nokta prop akım/gerilim ölçümü ve döngüsel voltametri (CV) yöntemleri ile incelendi. Bu çalışma sonucunda; suda çözünebilen, ince film haline gelerek yüzey üzerine kaplanabilen, iletken özelikte PANI/PF kompozitleri (7a-c, 8a-c) hazırlandı. Elde edilen bu malzemeler özelikle esnek ekran teknolojisi, organik ışık yayan diotlar (OLED) ve elektronik devreler gibi birçok teknolojik uygulama alanında kullanılabilmesi mümkündür.

In this study, polyphosphazene(PF) and polyaniline(PANI) composites were synthesized, using chemical oxidative polymerization method. Different composition ratio of PANI/PF were prepared to conserve the conductivity by improving the mechanical and solubility properties of polyaniline. First step poly(dichlorophosphazene) were prepared from the ring opening polymerisation method of hexachlorocyclotriphosphazene and 4-hydoxyphenyl diethylphosphanate were synthesized by catalytic Arbusov reaction of triethylphosphite and 4-bromophenol with the aid of NiBr2 as catalyst. Polybis(4-ethylphosphanatephenoxy)phosphazene and polybis(3-methylphenoxy)-phosphazene were prepared by nucleophilic reaction of corresponding reagent. The isolated polymers are hydrolysed or sulfonated with appropriate reactions of polybis(4-phosphonicacidphenoxy)phosphazene and polybis[sulfonicacid(3-methylphenoxy)]-phosphazene. In the second step, three different ratio composites were obtained for each acid substituted polymer (polybis(4-phosphonicacidphenoxy)phosphazene, polybis-[sulfonicacid(3-methylphenoxy)]phosphazene) by using different ratios of aniline monomer. The composite structures are characterized by 31P, 1H NMR, FT-IR and UV-Vis spectroscopy. Thermal behaviour, surface morphology, DC conductivity and electrochemical properties are investigated by DSC and TGA, scanning electron microscope (SEM), four probe current/voltage measurement method and cyclic voltammetry respectively. The result of this study; water-soluble, thin film coatable on surface and conductive PANI/PF composites (7a-c, 8a-c) were prepared. The synthesized materials, can be used in many technological applications especially in flexible display technology, organic light emitting diodes (OLED) and electronic circuits