Bazı maleik anhidrit terpolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi Bazı Maleik Anhidrit Terpolimerlerinin Sentezi Ve Karakterizasyonu Ali BOZTU? Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr. Satılmış BASAN Bu çalışmada, metil metakrilat (MMA), vinil asetat (VA), allil propiyonat (AP), stiren (S) ve maleik anhidrit (MA) monomerlerinden AZBN başlatıcılı serbest radikal zincir polimerleşmesine göre, MMA-S-MA, VA-S-MA ve AP-S-MA terpolimerleri sentezlenmiştir. Elde edilen terpolimerlerin FTIR spektrumlarında gözlenen karakteristik piklerle karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra, elde edilen bu terpolimerlerin molekül büyüklükleri hakkında bilgi elde etmek amacıyla viskozimetrik analizleri yapılmıştır. Bulunan Limit Viskozite Sayılarına göre terpolimerlerin molekül büyüklükleri MMA-S-MA<VA-S-MA<AP-S-MA şeklinde sıralandığı bulunmuştur. Terpolimerlerin asetondaki çözeltilerinden döküm yoluyla elde edilen film halindeki örneklerin termomekanik analizi için her bir terpolimerin çekme testinde 25, 35, 55 ve 75 °C sabit sıcaklıklarda 50 g dk`1 yükleme hızında 200 g'a kadar örnek film üzerine yük uygulanmış ve aynı yükleme hızıyla film üzerinden yük kaldırılarak gerilim- uzama eğrileri kaydedilmiştir/Her bir terpolimerin sabit sıcaklıklarda kaydedilen gerilim- uzama eğrilerine sıcaklığın etkisi incelendiğinde, elastik modülü değerlerinin sıcaklık artışıyla azaldığı, mekanik ve termodinamik tersinmezlik ile kalıcı akmanın en çok MMA- S-MA terpolimerinde olduğu görülmüştür. Diğer iki terpolimerde ise özellikle 25 °C de mekanik ve termodinamik tersinirlik gözlenmiştir. Ayrıca, film halindeki her bir terpolimerin çekme modunda, 25 g dk`1 yükleme ve 10 °C dk`1 ısıtma hızında gerjiim-uzama eğrileri kaydedilmiştir. Yapılan bu termomekanik analiz sonucunda terpolimerlerin camsı geçiş sıcaklıkları (Tg), elastik modül değerleri, deformasyon olmadan taşınabilecek yük miktarları, deformasyon olmadan uzama miktarları, kopmadaki gerilim, kopmadaki uzama ve ısısal genleşme katsayısı gibi mekanik özellikleri saptanmıştır. Tg değerlerinin MMA-S-MA<VA-S-II MA<AP-S-MA şeklinde olduğu bulunarak yukarıda sayılan çeşitli mekanik özelliklerinin Tg değerleriyle uyum içinde olduğu belirlenmiştir. Yine girme modunda, 1 g sabit yûk altında ve 10 °C dk`1 ısıtma hızında girme- sıcaklık eğrileri kaydedilmiş ve bu eğrilerden deformasyon sıcaklığı, maksimum girme miktarı ve maksimum girme sıcaklığı bulunmuştur. Bu değerlerin de diğer modlarda kaydedilen gerilim-uzama eğrilerinden elde edilen termomekanik değerlere paralel bir davranış gösterdiği anlaşılmıştır. Her bir terpolimerin bulunan termomekanik özelliklerindeki değişmeler, terpolimer örneklerinin molekül kütlesi, tekrarlanan birimlerin dizilişi, termodinamik segment büyüklüğü ve ana zincire bağlı yan grupların büyüklüğü ile açıklanmaya çalışılmıştır. Termogravimetrik analizde her bir terpolimerin 10 °C dk`1 ısıtma hızında ve 25 mL dk``1 dinamik azot atmosferinde termogramları kaydedilerek bu termogramlardan terpolimerlerin tepkime başlangıç sıcaklığı, maksimum hız sıcaklığı, yarı ömür sıcaklığı ve tepkime sonu sıcaklıkları bulunmuştur. Bu değerlere göre terpolimerlerin ısısal kararlılıklarının MMA-S-MA<VA-S-MA<AP-S-MA şeklinde değiştiği gözlenmiştir. Her terpolimerde S-MA birimlerinin aynı olması nedeniyle termomekanik davranışlarda olduğu gibi ısısal kararlılık değişiminde de terpolimer zincirlerinde bulunan MMA, VA ve AP birimlerinin etkili olduğu kanısına varılmıştır. ANAHTAR KELİMELER : Terpolimer, Camsı Geçiş Sıcaklığı, Maleik Anhidrit, Elastik Modül, Girme, Gerilim-uzama

Ill SUMMARY M.sc. Thesis Synthesis and Characterization Terpolymers of Some Maleic Anhydride Ali BOZTU? Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Prof.Dr. Satılmış BASAN In this study, MMA-S-MA.VA-S-MA and AP-S-MA terpolymers have been synthesized from methyl methacrylate (MMA), vinyl acetate (VA), ally! propionate (AP), styrene (S>) and maleic anhydride (MA) monomers according to free radical polymerization with AZBN initiator. The characterization of terpolymers have been done with characteristic peak observed in FTIR. The viscometric analysis of solutions of terpolymers have been also done to obtained information about molar mass of terpolymers. The change of molecular size of terpolymers have been found in manner of MMA-S-MA<VA-S-MA<AP-S-MA according to limit viscosity number of polymers. For thermomechanic analysis of terpolymers, The stress-strain curves of terpolymers have been recorded by loading on film samples of terpolymers in 50 g min`1 of loading rate up to 200 g and unloading in same loading rate in elongation mode at 25, 35, 55 and 75 °C. From investigation of effect of temperature on stress- strain curves, it has been found a decrease in the elastic modulus values of terpolymers with temperature. It has been observed more mechanic and thermodynamic irreversibility and permanent flood in MMA-S-MA than VA-S-MA, AP-S- MA terpolymers. Furthermore, the stress-strain curves of film samples of terpolymers have been recorded in 25 g min`1 of loading rate and 1 0 °C min`1 of heating rate in elongation mode. Glass transition temperatures (Tg), elastic modulus, load and strain valuesIV without deformation, stress and strain at break point and thermal expansion coefficent of terpolymers have been determined with thermomechanic analysis of the stress-strain curves. It has been observed a change at Tg values and other thermomechanic parameters according to MMA-S-MA<VA-S-MA<AP-S-MA series. Penetration-temperature curves of terpolymers film samples have been recorded in 10 °C min`1 of heating rate under 1 g fixed load in penetration mode and deformation temperatures, maximum penetration and its temperatures have been determined from these curves. It has been understood the changings of these parameters have been also shown a parallel behavior as other termomechanic parameter obtained from the curves recorded in other modes. The changes in this termomechanic parameter have been try to explanied with molar mass, series of repeating units, lenght of thermodynamic segment, size of side groups of terpolymers. Thermogram of terpolymers have been recorded in 1 0 °C min`1 of heating rate at 25 mL min`1 of nitrogen flowing and initial degradation temperatures, maximum rate temparatures, half life temperatures and final degradation temperatures of thermal degradation reaction of the terpolymers have been obtanied from thermogravimetric analysis of the terpolymers according to this thermogravimetric parameter, series of thermal stability of the terpolymers have been found like MMA-S- MA<VA-S-MA<for every terpolymer having S-MA units, it is concluded the MMA, VA and AP unit affected thermal stability of terpolymers. KEY WORDS : Terpolymer, Glass Transition Temperature, Maleic Anhydride, Elastic Modul, Penetration, Stress-strain