PVDF (poli(vinilidin florür))`de moleküler yönelmenin dielektrik özellikler ve relaksasyon geçişleri üzerine etkisi

Abstract

PVDF (POLI(VINİLİDİN FLORÜR))'DE MOLEKÜLER YÖNELMENİN DİELEKTRİK ÖZELLİKLER VE RELAKSASYON GEÇİŞLERİ ÜZERİNE ETKİSİ Ersel ÖZKAZANÇ Anahtar Kelimeler: PVDF, Yönelme, Camsı geçiş, Relaksasyon, X-ışını kırınımı, Kristalin oram, Dielektrik sabiti, Kayıp faktörü, Aktivasyon enerjisi. Özet: Uçak camı üretimi, iletim kabloların yalıtımı gibi bir çok teknolojik uygulamalarda kullanılan PVDF (Poli(vinilidin florür)), 1970'li yıllarda keşfedilen piezoelektrik özelliğinden dolayı ayrı bir öneme sahip olmuştur. Goodfellow Cambridge Limited' den temin edilen ve araştırma materyali olarak üretilen PVDF örneği, belirli ölçülerde kesilip, özel olarak tasarlanmış bir çekme düzeneği kullanılarak sabit hız ve sıcaklıkta tek yönlü olarak yönlendirildi. Yönlendirilen çekme örneklerinin farklı uzama oranlarına sahip bölgelerinden örnekler alındı. Yönelme düzeyini belirlemek için x-ışınlan kırınımı ve DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetri) ölçümleri, yönelmenin dielektrik özellik ve relaksasyon geçişleri üzerine etkisini incelemek için 100 Hz-1 MHz frekans ve 77 K- 400 K sıcaklık aralıklarında LCR metre ölçümleri yapıldı. Polimerlerin bir çok fiziksel özelliğini doğrudan etkileyen kristalin oram x-ışını kırınım ölçümlerinden yararlanarak hesaplandı. Daha sonra dielektrik özelliklerin frekans ve sıcaklığa bağlılığı ve yönelmenin dielektrik özelliklere ve relaksasyon geçişleri üzerine etkileri LCR metre ölçümleri yapılarak çalışıldı. Yönlendirme işlemi ile yeni bir faz oluşumunun meydana gelip gelmediği DSC termogramlarıyla incelendi. Tüm ölçümler birkaç farklı çekme örneği için yeniden yapılarak sonuçların tekrarlanabilirliği test edildi. Yapılan çalışmalar sonucu, a-fazmdaki PVDF örneği için 155°C sabit sıcaklıkta yapılan çekme işlemiyle elde edilen farklı uzama oranlarına sahip örneklerde, yönelme ile belirgin bir faz oluşumu gözlenmezken, kristalin oranında lineer bir artış belirlendi. Literatürde farklı deneysel tekniklerle belirlenen yönelme etkileri ve elde edilen sonuçlar detaylı bir şekilde deneysel kısımda değerlendirildi ve karşılaştırıldı. Ayrıca, bazı sıcaklık ve frekans değerlerinde, reel ve imaj iner dielektrik sabitleri ile kayıp faktörü için yönelmeye bağlı sistematik değişimler elde edildi. Sonuç ve öneriler bölümünde bu değişimler için yaklaşık matematiksel ifadeler türetilerek, ileriye yönelik ne tür çalışmalar yapılabileceği anlatıldı. ıı

THE EFFECT OF MOLECULAR ORIENTATION ON THE DIELECTRIC PROPERTIES AND RELAXATION TRANSITIONS IN PVDF (POLY (VTNYLIDENE FLUORIDE)) Ersel ÖZKAZANÇ Keywords: PVDF, Orientation, Glass transition, Relaxation, X-ray diffraction, Crystalline rate, Dielecric constant, Loss factor, Activation energy. Abstract: PVDF (Poly(vinylidene fluoride)) used in so many technological applications such as production of plane windows, isolation of conductive cables, has of importance due to piezoelectrical properties which was found in 1970s. PVDF sample, bought from Goodfellow Cambridge Limited and produced as an research material, was cut at specific dimensions and oriented in uniaxially at constant velocity and temperature, using a specially designed drawing apparatus. The samples taken from oriented drawn samples, having different stretched regions. For defining the oriented level, X-ray diffraction, Differential scanning calorimetry (DSC) measurements were conducted and also for investigating its effect on the relaxation transitions and dielectric properties the LCR meter measurements were taken between 1 00 Hz - 1 MHz and 80 K - 400 K temperature range. The crystalline rate which effects directly many physical properties of polymers were calculated from X-ray diffraction measurements. Afterwards, the effects of orientation on the dielectric properties and relaxation transitions and also dependence of dielectric properties on the frequency and temperature were studied taking LCR meter measurements. In order to observe with orientation method whether a new phase occured or not, DSC thermograms were investigated. The reproducability of the results were tested making the experiments with couples of different drawn samples. As a result of studies, it was observed a linear increase in the crystalline rate, though it was not observed a specific new phase with orientation using the samples which had different drawn rates obtained from drawing procedure at 155 °C constant temperature for PVDF samples at a-phase. Orientation effects defined with different techniques given in the literatures and the results obtained from the experimental studies during the work, were considered and compared comprehensively in the experimental section. In addition at some temperatures and frequencies, systematical variations for the loss factor, the real and imaginary dielectric constants depending on the orientation were obtained. In the result and suggestions section for this variations, approximate mathematical terms were derived. It was also described that what kind of studies could be made in the feature. in