Elektroaktif fonksiyonel stiren polimerlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektroeğirilmiş nanofiberlerin üretilmesi

Abstract

Bu çalışmada, stiren ve vinilbenzil klorür monomerleri kullanılarak kontrollü bir polimerleşme yöntemi olan nitroksi ortamlı radikalik polimerizasyon (NMP) yöntemi ile klorür yan gruplarına sahip stiren kopolimerleri, benzoil peroksit (BPO) radikal ve 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloksi (TEMPO) koradikali kullanılarak sentezlendi. Elde edilen polimerlerin klorür yan grupları sodyum azid ile dimetilformamid (DMF) ortamında azid gruplarına dönüştürüldü. Son adımda ise azid fonksiyonel yan gruplarına sahip stiren polimerleri bakır(I)-katalizli azid alkin siklokatılma (CuAAC) `klik` kimyası tekniği kullanılarak, i) ferrosen, ii) tiyofen, iii) fulleren-C60, iv) 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) grupları ile fonksiyonlandırılarak dört farklı fonksiyonel elektroaktif kopolimer hazırlandı. Sentezlenen kopolimerlerin elektroeğirme yöntemi ile nanofiber yapıları elde edildi. Yüzey ve yapısal karakterizasyonlar taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile gözlemlendi.Kopolimerlerin ve ara bileşiklerin kimyasal yapıları 1H NMR, 13C NMR ve FT-IR spektroskopisi yöntemleri ile aydınlatıldı. Polimerlerin ortalama molekül ağırlıkları jel geçirgenlik kromatografisi ile belirlendi (GPC). Kopolimerlerin termal özellikleri diferansiyal taramalı kalorimetre (DSC) ve Termal gravimetrik analiz (TGA) cihazları ile aydınlatıldı.Sentezlenen EDOT fonksiyonel stiren kopolimeri (PS-EDOT), kapı izolatörü olarak üst kapı alt kontak organik alan etkili transistörlerinin (OFET) (ITO/P3HT/PS-EDOT/PEDOT:PSS) üretiminde kullanıldı. Üretilen OFET aygıtının azalan kanal uzunluklarına bağlı olarak, alan etkili mobilite (μFET), ve açma-kapama akım oranı (Iaçma/kapama) gibi transistör parametreleri sırasıyla, 0.82‒1.14 cm2/Vs ve 3.12×100 ‒1.45×101 aralığında tespit edildi.

In this work, chloride-functional styrene copolymer were synthesized via nitroxy-mediated stable free radical polymerization (NMP) of styrene and 4-vinylbenzyl chloride as monomers using benzoyl peroxide (BPO) as the radical initiator and 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO) as the co-radical. Then, chloride side-groups was converted into azide by reacting with sodium azide in dimethylformamide (DMF), yielding azide-functional styrene copolymer. After these steps, ferrocene, thiophene, fullerene-C60, EDOT functional styrene copolymers were prepared via copper(I)-catalyzed azide alkyne cycloaddition (CuAAC) click chemistry technique using azide-functional styrene copolymer. The synthesized copolymers were employed for electrospun nanofiber mats. Morphological and structural characterizations of the nanofibers were performed via scanning electron microscope (SEM). The chemical structure of the small molecule compounds and polymers were investigated via 1H NMR, 13C NMR and FT-IR spectroscopic methods. Average molecular weights of the polymers were measured via gel permeation chromatography (GPC). Thermal properties of the polymers were studied via differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA).The synthesized EDOT functional copolymer (PS-EDOT) was used in the production of Top Gate Bottom Contact organic field effect transistor (OFET) (ITO/P3HT/PS-EDOT/PEDOT:PSS) as gate insulator. The channel length-dependent Ion/off values of the transparent PS-EDOT OFETs varied between 3.12×100 and 1.45×101, while the μFET values of the PS-EDOT OFETs varied between 0.82 and 1.14 cm2/Vs with decreasing the channel length.