Synthesis of liquid crystalline copolyesters with low melting temperature for in situ composite applications
In sıtu kompozit uygulamaları için düşük sıcaklıkta eriyebilen sıvı kristal kopoliesterlerin sentezi
- Tez No: 286257
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 228
Özet
Bu çalışmada farklı tipte nematik-termotropik sıvı kristal polimerler (LCP) sentezlenmesi ve bu sentezlenen LCP'lerin olası uygulama alanlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çerçevede otuz farklı LCP sentezlenip elyaf formasyon kapasitesi, erime sıcaklığı ve mekanik özelliklerine göre sınıflandırıldı. Sentezlenen LCP içeriğinde bulunan yapılar; p-asetoksi benzoik asit (p-ABA), m- asetoksi benzoik asit (m-ABA), hidrokinon diasetat (HQDA), teraftalik acid (TPA), isoftalik asit (IPA), alkil-diasit monomerleridir. Bu monomerlere ek olarak polimerler ve oligomerler yapıya eklenmiştir: örneğin polietilen terafıtalat (PET) ve polietilen naftalat (PEN) polimerleri ve farklı tipte alkil-diol içeren polibutilen naftalat (PBN) polihegzilen naftalat (PHN), polibutilen terefitalat (PBT) oligomerleri olarak sıralanabilir.Sentezlenen LCP'lerin termoplastiklerle işlenebilir olması için düşük sıcaklıkta (180oC-280oC) eriyebilmeleri sağlandı. Bu özellik kullanılan aromatik moleküllerin doğrusal (para), açılı (meta) oranlarıyla ve esneklik sağlayan hidrokarbon gruplarının (etilen) uzunluklarıyla kondensasyon (esterleşme) reaksiyonu yoluyla sağlandı. Karakterizasyon için yapılan testler: Polarize Işık Mikroskobu, Nükleer Manyetik Resonans (NMR), Fourier Transfer Infrared (FTIR), Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Termogravimetrik Analiz (TGA), X ışını saçınımı (Geniş açılı ve Elyaf difraksiyonu), serbest yüzey enerjisi, uç grup analizi (CEG), intrinsik viskozite (IV) ve çekme dayanımı olarak sıralanabilir. Analiz sonuçlarına göre beş ana kategoride gruplama yapıldı; (I) tam aromatikler, (II) tam aromatikler + PET/PEN, (III) tam aromatikler + oligomerler, (IV) tam aromatikler + kısa alifatik zincirli dikarboksilik asitler, (V) tam aromatikler + uzun alifatik zincirli dikarboksilik asitler olarak sıralandı. Analiz sonuçlarındaki öne çıkan özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir.Sentezlenen LCP'lerden bir çoğu DSC analizinin de gösterdiği gibi stabil malzemelerdir ve polarize ışık mikroskobu altında kararlı mesojen yapılardan oluşmaktadır. TGA analizlerine göre film olma özelliği taşıyan LCP'lerin termal dayanımı 390oC ye kadar çıkmaktadır. Reaksiyona giren yapılardan yola çıkılarak tahmin edilen moleküler yapılar NMR spektraları trafından doğrulanmaktadır. FTIR spektrumunda oluşan karakteristik piklerin reaksiyona giren yapılardan dolayı oluştuğu anlaşılmaktadır ve pikler yapılarla eşleştirilmiştir. X-ray analizine göre PET içeren LCP24, PEN içeren LCP25 e göre simetrik yapısından dolayı daha kristal yapıdadır. Tam aromatik yapıdaki LCP2 esnek yapı içeren LCP24'e göre daha bloklu yapıdadır. CEG analizi sonucuna göre bileşenler aynı oranda olsa bile miktar arttıkça CEG artmaktadır ve moleküler ağırlık azalmaktadır.Amacımıza uygun olan beşinci gurup LCP'ler akrilonitril butadien stiren (ABS), nylon6 (PA6), polietilen teraftalat (PET), polipropilen (PP) termoplastiklerinde uygun uyumlaştırıcılarla birlikte güçlendirici eleman olarak kullanıldı, çift vidalı extruder ve mikro karıştırıcı yardımıyla karıştırıldı. Karışımlar plaka veya elfay formuna getirildi. Genel olarak PP haricinde belirgin mekanik artış görülmedi. LCP24 ve LCP25 in PP ile kullanılmasında çekme dayanımında artış gözlendi. Kapilar reometre sonucuna göre ABS nin viskozitesi PA6 ve LCP2 nin birlikte kullanılmasıyla belirgin olarak azaldı. Kompozit kullanımın yanında LCP'lerin saf halde kullanılması konusunda kayda değer gelişmeler gözlendi. Örneğin LC27'den elektrospin ile 200nm çapında nano elyaflar elde edildi. LCP29'un yüksek dielektrik özelliği sayesinde kapasitörlerde kullanılabileceği görüldü.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to synthesize nematic-thermotropic liquid crystalline polymers (LCP) and determine their possible application areas. In this context, thirty different LCP?s were synthesized and categorized with respect to their fiber formation capacity, melting temperature and mechanical properties. The basic chemical structure of synthesized LCP?s were composed of p-acetoxybenzoic acid (p-ABA), m-acetoxybenzoic acid (m-ABA), hydroquinone diacetate (HQDA), terephthalic acid (TPA) and isophthalic acid (IPA) and alkyl-diacids monomers. In addition to mentioned monomers, polymers and oligomers were included in the backbone such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) polymers, and polybutylene naphthalate (PBN), polyhexylene naphthalate (PHN) and poly butylene terephthalate (PBT) oligomers that contain different kinds of alkyl-diols.We adjusted the LCP content to have low melting point (180oC-280oC) that is processable with thermoplastics. This was achieved by balancing the amount of linear (para) and angular (meta) groups on the aromatic backbones together with the use of linear hydrocarbon linkages in the random copolymerization (esterification) reaction. LCP species were characterized by the following techniques; Polarized Light Microscopy, Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Fourier Transform Infrared Analysis (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-ray Scattering (WAXS, Fiber diffraction), surface free energy, end group analysis (CEG), intrinsic viscosity (IV) and tensile test. According to these analysis LCPs were classified into five main categories; (I) fully aromatics, (II) aromatics+ PET/PEN, (III) aromatics + oligomers (IV) aromatics + short aliphatic diacids, (V) aromatics + long aliphatic diacids. The foremost results of the analysis can be given as below.DSC analysis shows that some LCPs are materials that have stable LC mesogens under polarized light microscopy. In TGA analysis LCPs that have film formation capacity passed the thermal stability test up to 390oC. NMR results proved that predicted structures of LCPs from feed charged to the reactor are correct. In FTIR due to the inclusion of new moieties, several peaks were labeled in the finger-print range that belongs to reactants. In X-ray analysis, LCP24 (containing PET) was found to be more crystalline than LCP25 (containing PEN) which is due to the symmetrical configuration. Block segments were more pronounced in wholly aromatic LCP2 than LCP24 that has flexible spacers. Another important finding is that, as the amount of the charge to the reactor increases CEG value increases and molecular weight of the product decreases.Selected group V species were employed as reinforcing agent and mixed with the thermoplastics; acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nylon6 (PA6), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and appropriate compatibilizers in micro compounder and twin screw extruder. The blends of them were tested in dog-bone and/or fiber form. In general LCPs do not improve the mechanical properties except in composite application with polypropylene. A significant increase in tensile properties is observed by LCP24 and LCP25 usage. Capillary rheometer studies show that the viscosity of ABS decreases with the inclusion PA6 and LCP2 together. In addition to the composite applications, some LCPs are promising with new usage areas. Such as nano fibers with 200nm diameter were obtained from LCP27 by electrospinning method. The high dielectric constant of LCP29 has shown that it may have application areas in capacitors.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of copolymers of ethyleneterephthalate oligomers and p-acetoxybenzoic acid
Etilentereftalat oligomerleri ve p-asetoksi benzoik asit kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
CENGİZ ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI
- m-hidroksibenzoik asit içeren termotropik sıvı kristal kopoliesterlerinin sentezi ve bazı özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN UZUNER
- Aromatik termotropik sıvı kristal kopoliesterlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of aromatic thermotropic liquid crystalline copolyesters
ZEKERİYA YERLİKAYA
- Poli(etilen tereftalat) ile doğrusal aromatik yapıda üç farklı monomerden türetilmiş termotropik sıvı kristal kopoliesterlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of thermotropic liquid crystalline copolyesters derived from three various of linear aromatic monomers with poly(ethylene terephtalate)
ABDULLAH TAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
KimyaKırıkkale ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HAYDAR ALTINOK
Y.DOÇ.DR. ZEKERİYA YERLİKAYA
- Poli(etilen tereftalat), 4-hidroksifenilasetik asit ve asetoksibenzoik asitle termotropik sıvı kristal kopoliesterlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of thermotropic liquid crystalline copolyesters containing poly(etylene tereftalate), 4-hydroxyphenylacetic acid and acetocxybenzoic acid
VOLKAN BABACAN