Polipropilen kumaş/ polianilin/ manyetik parçacık kompozitlerin hazırlanması ve elektromanyetik dalga koruyucu özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, sentetik tekstil endüstrisinde kullanılan en önemli malzemelerden biri olan dokunmamış polipropilen (PP) kumaşlara elektromanyetik (EM) dalga koruyucu özelliği kazandırılması amacıyla, kumaşların iletken polianilin (PAni) ve farklı manyetik (nano)parçacıklar (MP)'lar ile kaplanması sağlandı. Çalışmada kullanılan Fe3O4, CoFe2O4 ve MnFe2O4 MP'ları ikili çöktürme yöntemi ile sentezlendi. İletken ve manyetik PP kompozit kumaşlarının hazırlanması işlemi, farklı MP dispersiyonları emdirilmiş PP kumaşların varlığında anilin monomerinin, 1 M HCl ortamında amonyum peroksidisülfat (APS) yükseltgeni ile 0oC'de polimerleştirilmesi ile gerçekleştirildi. Kompozitlerin içerdiği %PAni ve %MP miktarı ile elektriksel yüzey direnci üzerine, monomer ve yükseltgen derişimi ve MP'ın eklenme sırasının etkisi gibi polimerizasyon koşullarının etkileri araştırıldı. En düşük elektriksel yüzey direncine sahip kompozit (53 Ω/cm2), önce CoFe2O4 MP ile muamele edilmiş ardından 0,36 M anilinin 0,73 M APS ile yürütülen polimerizasyonunda elde edildi. Kompozitlerin içerdiği MP'ların kristal yapıları ve manyetik özellikleri, sırayla X-ışını kırınımı (XRD) ve Titreşimli Numune Magnetometresi (VSM) teknikleri ile belirlendi. PAni ve MP'lar ile PP kumaşların kaplanması sonrası oluşan morfolojik değişiklikler, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile detaylı olarak incelendi. Hazırlanan kompozitlerin EM dalgalara karşı koruyucu özelliğinin incelenmesi işlemi, 30 MHz-3 GHz frekans aralığında elektromanyetik koruma etkinliği (EMSE) ile Yansıma (Re) ve Absorpsiyon (Ab) bağıl koruma etkinliklerinin ölçümü ile gerçekleştirildi. Buna göre önce MnFe2O4 sonra PAni ile kaplanmış kompozit örneği, 6,30 dB'lik EMSE değeri ile en yüksek absorpsiyon (%61) esaslı EM dalga koruyucu özelliği gösterdi.

In the scope of this thesis, to impart electromagnetic (EM) shielding property to the non-woven polypropylene (PP) fabrics, which are one of the most important materials in the synthetic textile industry, were coated with conductive polyaniline (PAni) and different Magnetic (nano)particles (MP). The Fe3O4, CoFe2O4 and MnFe2O4 MPs used in the study were synthesized by the co-precipitation method. The preparation of conductive and magnetic PP composite fabrics was carried out by polymerizing the aniline monomer in the presence of different MP impregnated-PP fabrics, using ammonium peroxydisulfate (APS) as oxidant at 0°C in 1 M HCl. The effects of polymerization conditions such as the concentration of monomer and oxidant and the order of addition of MP on the electrical surface resistance and% PAn and% MP content of the composites were investigated. The composite with the lowest electrical surface resistivity (53 Ω / cm 2) was obtained in the polymerization of 0.36 M aniline with 0.73 M APS in presence of CoFe2O4 MP-pretreated PP fabrics. The crystal structures and magnetic properties of the MPs contributed to the composites were determined by X-ray diffraction (XRD) and Vibrating Sample Magnetometer (VSM) techniques, respectively. The morphological changes that occurred after coating the PP fabrics with conductive polymer and MPs were investigated by scanning electron microscopy (SEM) technique, in detail. The investigation of EM shielding property of the composite fabrics was performed by the measurement of electromagnetic shielding effectiveness (EMSE) and relative shielding effectiveness by Reflection (Re) and Absorption (Ab) of the samples within 30 MHz-3 GHz frequency range. Accordingly, the composite coated with first MnFe2O4, and then PAni, showed the highest EM shielding property (6.30 dB) with an absorption-based shielding (61%).