Reaktif ekstrüzyon yöntemi ile sikloolefin kopolimerlerin modifikasyonu

Abstract

Tez kapsamında, üstün fiziksel özelliklere sahip yeni nesil termoplastiklerden olansiklo-olefin kopolimerlere (COC) farklı yapıdaki vinil monomerlerin reaktif ekstrüzyon yöntemiyle aşılanması ve hazırlanan modifiye kopolimerlerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir.Tez çalışmalarında, peroksit tipi başlatıcıların kullanımı ile farklı yapıdaki vinil gruplu monomerlerin COC zincirine aşılanması lab. ölçekli çift vidalı ekstruderde gerçekleştirildi. Elde edilen ürünlerin yapısal ve fiziksel özellikleri kimyasal ve spektroskopik analiz yöntemleri ve ısıl ve mekanik testler ile analiz edilerek, monomer tipi ve oranı, başlatıcı tipi ve oranı, ekstrüzyon koşulları gibi bileşim ve proses değişkenlerinin modifiye kopolimerlerin özelliklerine etkileri incelendi.Spektroskopik analiz yöntemi ile yapılan karakterizasyon çalışmalarında polimer matrisine farklı yapıdaki vinil gruplu monomerlerin başarılı bir şekilde aşılandığı kalitatif olarak belirlendi.Titrasyon metoduna dayanan kantitatif analizler ile bu aşılanmaların oranlarına geçilmeye çalışıldı. Monomer miktarının ve başlatıcı konsantrasyonun artması ile aşılanma etkinliğinin yükseldiği gözlemlendi. Numunelerin yüzey temas açısı yöntemi ile elde edilen sonuçlarına bakıldığında diğer yöntemlerle elde edilen değerler ile uyum içerisindeolduğu saf haldeki 102,5°'lik temas açısına sahip olan sikloolefin kopolimerine görepolaritenin arttığı görüldü. NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) analizi ile yapıya katılan monomerin polimerin hangi bölgesine aşılandığı bulunmaya çalışıldı, ancak yeterli hassaslıkta değerlendirmeler yapılamadı. Son olarak viskozimetre ölçümleriyle yapılan işlem sonucu polimerin molekül ağırlığının önemli ölçüde değişmediği belirlendi. Çalışmalarda elde edilen % 1,7 aşılanma oranı kısa süreli bir sistemde elde edilebilecek iyi bir değere sahip olduğu için çalışmanın başarılı olduğu düşünülmektedir. Tüm bu çıktılara bakarak, hazırlanan fonksiyonel siklolefin kopolimer (COC)'lerin COC esaslı polimerik harman ve kompozitlerin üretiminde matris ve/veya uyumlaştırıcı olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

In the scope of thesis study, it was studied on the subjects of grafting of various vinyl monomers onto the cyclic-olefin copolymer which are considered as the novel type thermoplastics by reactive extrusion methods and investigation of structural and physical properties of modified copolymers.Reactive grafting of various types of vinyl monomers onto the COC structure was performed in a laboratory scale twin screw extruder by using of different types of peroxide initiators. Structural and physical properties of modified products were quantified by the chemical and spectroscopic analyses, thermal and mechanical tests. Thus, the effects of compositional and processing variations such as type and amount of monomer and initiator and extrusion conditions on the properties of modified copolymers.By characterization studies based on spectroscopic methods, it was qualitatively specified that vinyl groups which have different chemical structures were grafted on the polymer matrix successfully.With quantitative analyses based on titration method, it was tried to determine grafting ratio of samples prepared by reactive extrusion method. Increasing amount of monomer and initiator concentration resulted in an increase on the grafting ratio. When the samples' contact angle and wetting properties specified by surface contact angle analysis are compared with results obtained other methods, it can be seen that they arein good agreement and the polarities of the processed samples were higher than pure cycloolefin copolymer surface polarity value which is 102,5°. Also, studies were carried out to find where the monomer is grafted on polymer structure by using NMR spectroscopy analysis. However, it couldn't be determined. By measuring viscosities of samples processed by thermal and chemical treatments, it was concluded that polymer molecular weight was not altered substantially.This study is considered as successful since 1.7% grafting ratio is achieved in a relatively fast process. Considering all the outputs of this study, it is thought that functional cycloolefin copolymers modified can be used to produce COC based polymeric blends and composites as compatibilizers and/or matrix.