Detailed investigation on polycarbonate synthesis and molecular design of novel liquid crystalline polycarbonates in scCO2 media

Abstract

Bu calışmanın ilk bölümünde, polikarbonatların tek reaksyon adımda eldelerinimümkün kılan, yeni ve cevreyle uyumlu olan süperkritik karbon dioksit tekniğinin deneyselgösterimi rapor edilmiştir. Farklı çiral ve rasemik epoksi monomerlerin kopolimerizasyonugerçekleştirilmiş olup bunların küçük ve büyük ölçekte yapısal araştırmaları yapılmıştır. Buaraştırmalarla, epoksi halkalarının süperkritik karbondiosit ortamında ve kullanılan katalizöreşliğinde halka açılımları ile elde edilen polimerin taktisite ve küçük ölçekli yapılanmasıhakkında daha fazla bilgilenmek amaçlanmıştır.İkinci bölümde ise, optikçe aktif yan zincirli likit kristal polikarbonatlardan tekli vealtılı zincir uzunluğuna sahip eşlenikleri süperkritik karbon dioksit ortamda sentezlendi. Eldeedilen polimerler, yüksek stereo-düzenli olmaları ve akrilik eşleniklerine oranla genişmezomorfik sıcaklık aralıklarında kullanılabilmeleri açısından dikkate değer bulunmuştur.Sentezlenen malzemeler IR, 1H-NMR and 13C-NMR altında karakterize edilirken DSCkullanılarak da termal özellikleri ölçülmüştür. Kopolimerlerin mezojenik özelliklerininkarakterize edilmesinde polarize edilmiş optik mikrograf ve geniş açılı X-ışını kırınım tekniğikullanılmıştır. Akrilik benzerlerine kıyasla, kopolimerlerin DSC analizleri, Ti değerlerininçarpıcı biçimde değişmemekle birlikte Tg değerlerinde hatırı sayılır bir düşüş olduğunugöstermiştir. Böylece, elde edilen polimerin bir başka pratik yararı da mezomorfik sıcaklıkaralıklarını genişletmesi olmuştur. Bu çalışma, süperkritik karbon dioksit kullanımının likitkristallik ve polimer taktisitesi üzerindeki avantajlarını aydınlatan ve malzeme işlemiylekimyasal dizaynın faydalı şekilde birleşmesinin bir ürünüdür.

In the first part of this study, the experimental demonstration of a novel andenvironmentally benign supercritical carbon dioxide (scCO2) technique that yieldspolycarbonates in a single-step reaction, have been reported. Different chiral and racemicepoxy monomers have been copolymerized and some detailed micro and macro structureinvestigations have been conducted. By these examinations, it is aimed to say more about themodes of the ring opening of epoxides in scCO2 media in coordination with the utilizedcatalyst as well as the tacticity and the microstructure of the resultant polymers.In the second part, optically active side chain liquid crystalline polycarbonates havingno spacer unit and its homologue with six spacer unit have been synthesized under scCO2conditions. The obtained polymers are worthwhile since they are highly stereoregular and canfind applications in an enlarged mesomorphic temperature range compared to their acrylicanalogues. The synthesized materials were characterized by IR, 1H-NMR and 13C-NMR whilethe thermal properties were measured by DSC. Polarized optical micrograph and wide angleX-ray diffraction were used for the mesogenic property characterization of the copolymers.The DSC analyses of the copolymers indicate that the Ti values do not change dramatically,whereas a pronounced decrease in Tg values are observed from that of their acrylic analogues.Hence, the obtained polymers exhibit another practical benefit by widening the mesomorphictemperature range. This study is the insightful combination of material processing andchemical design that elucidates the advantages of scCO2 application in terms of liquidcrystallinity and the tacticity of the obtained polymers.