Synthesis and characterization of poly

Abstract

ÖZ POLİ(FENİLEN OKSİT)LERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU Baştürkmen, Meray Doktora, Kimya Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Duygu Kısakürek Haziran 1997, 119 sayfa Bu çalışmada, poli(fenilen oksit)lerin, klorlanmış fenollerin bir amin ligandla yaptıkları geçiş metali komplekslerinin ısıl olarak bozunmasıyla sentezi ve karakterizasyonu araştırılmıştır. Polimer sentezi ve karakterizasyonundan önce, komplekslerin sentezi ve karakterizasyonu araştırılmıştır. Fenol olarak, 2,4,6-triklorofenol (TCP), 2,6-diklorofenol (DCP) kullanılmıştır. N- metilimidazol (NMIz) ve 3,5-dimetilpayrazol (DMPz) ise kullanılan amin ligandlardır. Bu fenollerin ve amin ligandların bakır(II) ve kobalt(II) kompleksleri hazırlanıp karakterize edilmiştir. Temel olarak altı tip kompleks hazırlanıp poli(klorofenilen osksit elde etmek üzere bozunmaya tabi tutulmuşlardır. Komplekslerden ikisinin yapısı tek kristal X-ışını analizi ile tamamen çözümlenmiştir. C, H, N, metal analizi, FTIR, Vis, DRS teknikleri kompleksleri karakterize etmek için kullanılan diğer yöntemlerdir. Bu karakterizasyonlar sonunda bütün komplekslerde merkez metal atomunun iki fenol oksijeni ve iki aminnitrojeni ile koordine olduğu ve bazı durumlarda ise fenoldeki orto-klorun da koordinasyona katıldığı görülmüştür. Komplekslerin ısıl davranışları DSC ve kütle spektroskopisi ile incelenmiştir. Komplekslerin bozunma ürünlerinden birisinin gaz olduğu görülmüş ve bunun niteliği kütle spektroskopisi ile incelenmiştir. Kompleksler poli(fenilen oksit) elde etmek üzere, ısıl olarak, katı veya erimiş halde bozundurulmuşlardır. Polimerler, FTIR, NMR spektroskopileri ve viskometrik ölçümlerle karakterize edilmişlerdir. Camsı geçiş sıcaklıkları DSC ile bulunmuştur. % Dönüşümün ve polimerin yapısının başlangıç kompleksinin tipine bağlı olduğu ancak viskozitenin çok fazla değişmediği gözlenmiştir. En fazla dönüşüm ve molekül ağırlığı TCP komplekslerinin bozunmasıyla elde edilmiştir. Polimerlerin camsı geçiş sıcaklıkları 160°C'den büyük bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Poli(klorofenilen oksit), bakır(II) kompleksi, kobalt(II) kompleksi, ısıl bozunma, katı halde polimerleşme. vı

ABSTRACT SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POLY(PHENYLENE OXIDE)S Baştûrkmen, Meray Ph. D., Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Duygu Kısakûrek June 1997, 119 pages In this thesis, synthesis and characterization of poly(phenylene oxide)s through the thermal decomposition of transition metal complexes of the chlorinated phenols with an amine ligand was described. Prior to the polymer synthesis and the characterization, synthesis and the characterization of the transition metal complexes were examined. 2,4,6-Trichlorophenol (TCP), 2,6-dichlorophenol (DCP) were used as phenols. N- merhylimidazole (NMLz) and the 3,5-dimethylpyrazole (DMPz) were the amine ligands used. Copper(II) and cobalt(II) complexes of these phenols and amine ligands were prepared and characterized. Mainly six types of complexes were prepared to submit decomposition for poly(chlorophenylene oxide) formation. Structure of the two of the complexes were solved by single crystal X-ray analysis. C, H, N, metal analysis, Fl'lK, Vis, DRS were other techniques to characterize the complexes, It was found ihat in all of the complexes center metal atom Mlwas coordinated by two phenolic oxygen and by two amine nitrogen. Besides, ortho-chlorines from the phenolic group also participates to the coordination sphere in some cases. Thermal behavior of the complexes were followed by DSC and mass spectroscopy. It was found that one of the decomposition products of the complexes is gaseous in nature and this was followed by mass spectroscopy. These complexes were decomposed thermally to produce poly(phenylene oxide)s either at solid state or in melt form. Polymers were characterized for % conversion, intrinsic viscosity or molecular weight and structure by FITR, NMR and viscometric measurements. Glass transition temperatures were measured by DSC. It was observed that % conversion, structures of the polymeric products depend on the type of the starting complex whereas viscosity does not change very much. Maximum conversion and the molecular weight was obtained from the complexes of the TCP. Glass transition temperatures of the polymers are higher than 160°C. Keywords: Poly(chlorophenylene oxide), copper(II) complexes, cobahXII) complexes, thermal decomposition, solid state polymerization. IV