Preparation and characterization of conductive polymer composites, and their assessment for electromagnetic interference shielding materials and capacitors
İletken polimer kompozitlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu, ve bunların elektromanyetik parazit kalkanları ve kapasitörler için değerlendirilmesi
- Tez No: 177289
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: İletken Polimer Kompozitleri, Elektriksel İletkenlik, Mikrodalga Özellikleri, Elektrokimyasal Kapasitans, Conductive Polymer Composites, Electrical Conductivity, Microwave Properties, Electrochemical Capacitance
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 230
Özet
Bu çalışmanın amacı, iletken polimer kompozitlerinin elektriksel özelliklerini geliştirmektir. Bu amaçla, tez kapsamında değişik malzemeler kullanılarak farklı çalışmalar yapılmıştır. Alternatif kompozit hazırlama yöntemlerinin elektriksel iletkenliğe olan etkisini incelemek için, naylon 6/karbon siyahı sistemleri yerinde polimerizasyon ve eriyik karıştırma yöntemleri ile hazırlanmıştır. Eriyik karıştırma yöntemi ile karşılaştırıldığında, yerinde polimerizasyon yöntemi naylon 6 kompozitlerinin elektriksel iletlkenliğinde gelişme sağlamıştır.Ayrıca, karbon siyahının yüzey özelliklerini değiştirerek, polimer kompozitlerin elektriksel iletkenliğini geliştirmek amaçlanmıştır. Ağırlıkça % 1'lik 3-Aminopropyltriethoxysilane ve formamid solüsyonları, kimyasal işlem elemanı olarak denenmiştir ve işlem görmüş karbon siyahı, alçak-yoğunluklu polietilen (LDPE) ve naylon 6 ile ayrı ayrı eriyik halde karıştırılmıştır. Kimyasal analiz için elektron spektroskobu'na (ESCA) göre, yüzey işlemi için kullanılan kimyasalların, doping etkisi gösterdiği ve polimer kompozitlerin elektriksel iletkenliğini işlem görmemiş karbon siyahından daha fazla geliştirdiği anlaşılmıştır. Silan tip bağlayıcıya göre, formamid'in doping etkisi daha fazladır. İletken polimer kompozitlerinin elektromanyetik parazit (EMI) kalkanı etkililiği ve dielektrik özelliklerini incelemek için, ağırlıkça % 1, 2 ve 3'lük formamid solüsyonları kimyasal işlem elemanı olarak denenmiştir ve işlem görmüş karbon siyahı, poli (etilen tereftalat) (PET) ile eriyik halde karıştırılmıştır. Formamid ile işlem görmüş karbon siyahı içeren kompozitler, işlem görmemiş karbon siyahı içeren kompozitlere göre, elektriksel iletkenlik, EMI kalkanı etkililiği ve dielektrik sabiti değerlerinde gelişme göstermiştir.Polimer kompozitlerin elektriksel iletkenliğini artırmak için, iletken dolgu maddesinin çok fazlı polimer malzemelerde tercihli dağılımı amaçlanmıştır. Bu plan doğrultusunda karbon nanotüp, polipropilen (PP)/PET ile eriyik halde karıştırılmıştır. Karışım fazlarının ortalama boyutlarını küçültmek ve bu fazlar arasındaki yapışmayı artırmak için PP/PET/CNT sistemlerine, bir çeşit katı hal proses yöntemi olan öğütme uygulanmıştır. Öğütme tekniği, PP/PET/CNT sistemlerinin düşük PET kompozisyonlarında elektriksel iletkenlik ve mekanik özellikler bakımından gelişme sağlamıştır.İletken polimer kompozitlerinin uygulama potansiyelini incelemek için, polianilin (Pani)/karbon nanotüp (CNT) kompozitleri sentezlenmiştir ve bu sistemlerin elektrokimyasal kapasitörlerde elektrot malzemesi olarak elektrokimyasal kapasitans performansları çalışılmıştır. Polianilin/karbon nanotüp kompozitleri, kendi bileşenlerine göre daha fazla özgül kapasitans sağlamıştır. Pani'nin pseudokapasitans davranışı, nanotüp'ün çift katmanlı kapasitans davranışına katkıda bulunmuş olabilir. Ayrıca, Pani/CNT sistemlerine alternatif olarak, işlem görmüş akım kollektörlerine polianilin filmler kaplanmıştır ve bu elektrot sistemlerinin elektrokimyasal kapasitans performansları incelenmiştir. Polianilin/karbon nanotüp kompozitlerinin en yüksek özgül kapasitans değeri 20 F/g olarak elde edilmiştir ve bu değer işlem görmüş akım kollektörü üzerine kaplanan polianilin film ile 35.5 F/g'a yükselmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this study was to improve electrical properties of conductive polymer composites. For this purpose, various studies were performed using different materials in this dissertation. In order to investigate the effect of alternative composite preparation methods on electrical conductivity, nylon 6/carbon black systems were prepared by both in-situ polymerization and melt-compounding techniques. When compared with melt compounding, in-situ polymerization method provided enhancement in electrical conductivity of nylon 6 composites.Furthermore, it was aimed to improve electrical conductivity of polymer composites by modifying surface chemistry of carbon black. 1 wt. % solutions of 3-Aminopropyltriethoxysilane and formamide were tried as chemical modifier, and treated carbon black was melt mixed with low-density polyethylene (LDPE) and nylon 6. According to electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA), chemicals used for surface treatment may have acted as doping agent and improved electrical conductivity of polymer composites more than untreated carbon black did. Formamide was more effective as dopant compared to the silane coupling agent. In order to investigate electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness and dielectric properties of conductive polymer composites, 1, 2 and 3 wt. % solutions of formamide were tried as chemical modifier and treated carbon black was melt mixed with poly(ethylene terephthalate) (PET). Composites containing formamide treated carbon black exhibited enhancement in electrical conductivity, EMI shielding effectiveness and dielectric constant values compared to composites with untreated carbon black.In order to enhance electrical conductivity of polymer composites, the selective localization of conductive particles in multiphase polymeric materials was aimed. For this purpose, carbon nanotubes (CNT) were melt mixed with polypropylene (PP)/PET. Grinding, a type of solid state processing technique, was applied to PP/PET/CNT systems to reduce the average domain size of blend phases and to improve interfacial adhesion between these phases. Grinding technique exhibited improvement in electrical conductivity and mechanical properties of PP/PET/CNT systems at low PET compositions.To investigate application potential of conductive polymer composites, polyaniline (Pani)/carbon nanotubes (CNT) composites were synthesized and electrochemical capacitance performances of these systems, as electrode material in electrochemical capacitors, were studied. Polyaniline/carbon nanotubes composites resulted in a higher specific capacitance than that of the composite constituents. Pseudocapacitance behavior of Pani might contribute to the double layer capacitance behavior of nanotubes. Additionally, as an alternative to Pani/CNT systems, polyaniline films were deposited on treated current collectors and electrochemical capacitance performances of these electrode systems were investigated. The highest specific capacitance of polyaniline/carbon nanotubes composites was 20 F/g and this value increased to 35.5 F/g with polyaniline film deposited on treated current collector.
Benzer Tezler
- Halloysite nanotüp ve nano kauçuk parçacık takviyeli epoksi imalatı ve mekanik karakterizasyonu
Manufacturing and mechanical characterization of halloysite nanotube and nano rubber particle reinforced epoxy
İNCİ PİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Talk/polimer kompozitlerinin kimyasal polimerizasyon yöntemi ile hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of talc/polymer composites by the chemical polymerization method and investigation of their properties
DUYGU ANAKLI
Doktora
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİL ÇETİNKAYA
PROF. DR. MERAL KARAKIŞLA ŞAHİN
- Poli(etilen teraftalat) dokunmamış kumaş/polipirol/ferrit iletken kompozitin hazırlanması, karakterizasyonu ve elektromanyetik dalga koruyucu özelliğinin incelenmesi
Preparation, characterization and investigation of electromagnetic shielding property of poly (ethylene teraphthalate) nonwoven fabric/polypyrrole/ferrite conductive composites
BURHAN BEYCAN
- Poliüretan/polipirol kompozit nanolif, ince film üretimi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polyurethane/ polypyrrole composite nanofiber, thin film
MELTEM YANILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE KARAKAŞ
PROF. DR. FATMA KALAOĞLU