Ammonium salt catalyzed ring opening polymerization of 1,3-benzoxazi̇nes
Amonyum tuzları katalizörlüğünde 1,3-benzoksazinlerin halk açılma polimerizasyonu
- Tez No: 623111
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Polimerik mazlemeler hayatın her alanında kullanılan, günlük yaşamın vazgeçilmez parçalarıdır. Polimer malzemenin bu kadar geniş kullanım alanına sahip olmasının sebebi, yapısal özelliklerinin istenildiği gibi değiştirilebilir olmasından ve ekonomik olarak elde edilebilmelerinden kaynaklanmaktadır. Polimerler ısıya verdikleri tepkiye göre termosetler ve termoplastikler olmak üzere iki sınıfa ayrılabilirler. Termoplastikler mevcut sıcaklık altında akışkan gibi davranırken, termosetlerin yapısı akışkan hale gelmeden bozulur. Uzun zincirler halinde bulunan doğrusal ya da dallanmış zincirlerden oluşan polimer sistemlerine aynı zamanda termoplastik adı da verilmektedir. Yüksek oranda çapraz bağ içeren sistemler ise termosetting olarak tanımlanır. Aslında termoset polimerler sıcaklıkla birlikte kimyasal reaksiyona maruz kalırlar ve bunun sonucunda oluşan üç boyutlu ağ yapıları oluşturduklarından çözünmez ve erimez hale gelirler. Plastik endüstrisi 1907 da Leo Baekeland'ın fenolik reçinelerin geliştirmesine dayanır. Bununla birlikte Baekeland ilk sentetik çapraz bağlı polimerler üretmemiş aynı zamanda kalıplama işlemini de keşfederek ticari hale getirmiştir. Endüstride kullanılan birçok farklı termoset polimer mevcuttur. Bunlar arasından formaldehit kullanımına dayanan kondenzasyon ürünü reçinelerin kullanımı uzun bir süredir diğer reçinelere göre daha baskın konumdadır. Bu termoset polimerlerin çoğu esasen odun ve ahşap elyaf uygulamalarında kullanılmaktadır. Formaldehit tabanlı reçine sınıflarından en önemlisi fenol-formaldehit reçineleridir. Fenol formaldehit reçineleri veya diğer bir adıyla fenolik reçineler sentetik polimerlerdir ve fenol veya substitüye fenol ile birlikte formaldehitin reaksiyonu ile elde edilebilir. Fenolik reçineler yüksek performanslarından dolayı termoset polimerlerin önemli bir parçasını oluşturmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı yapıştırıcı sanayiinde, havacılık yapı uygulamalarında, baskı devre kartlarında, iletken polimer yapılarda, malzeme kapsüllerinde ve elektronik uygulamalarda olmak üzere pek çok alanda kullanılır. Birçok avantajının olmasının yanı sıra kataliz kullanımı, yüksek kürleme sıcaklıkları ve kürleme sırasında boşluk oluşumu fenolik reçinelerin aşılması gereken olumsuz bir özelliğidir. Bu olumsuzlukları gidermek için benzoksazin yapılı yeni nesil fenolik reçineler geliştirilmiştir. Polibenzoksazinler, kürleme işlemi için katalizör gerektirmemesi, iyi bir ısıl kararlılık, yüksek camsı geçiş sıcaklığı, yüksek kül miktarı, kürleme sırasında hacim değişmemesi, düşük nem absorbsiyonu ve kürlenme sırasında herhangi bir uçucunun açığa çıkmaması gibi birçok iyi özelliği içerir. Yüksek sıcaklıklardaki kullanımı ve sert koşullar altındaki kararlılığı benzoksazinin havacılıkta ve benzer uygulamalada kullanılması için iyi bir aday haline getirmiştir. Diğer fenolik reçinelerle benzoksazin arasındaki yapısal fark tekrar eden ünitede tersiyer amin grubunun varlığıdır ve bu amin grubu malzemenin birçok özelliğini belirleyen çok sayıda molekül-içi ve moleküller arası hidrojen bağlarını oluşturmasıdır. Polibenzoksazinler primer amin, fenol ve formaldehit kullanılarak elde edilir. Bu moleküller çok sayıda polimer sentezinde kullanılabilir. Polibenzoksazinler 1,3-benzoksazin monomerlerinin oksazin parçasının halk açma polimerizasyonu ile elde edilir. Benzoksazin yapılı fenolik reçineler polimer alanında yapılan çalışmalarda büyük ilgi toplamasına rağmen kürleme sıcaklığının yüksek olması enerji tüketimi ve işlenebilirlik açısından olumsuzluklara sahiptir. Benzoksazinler halka açma polimerizasyonu için ilave katalizör veya iyileştirici gerektirmezler. Fakat yüksek kürlenme sıcaklıkları hem enerji tüketimi açısından hemde benzoksazin halkasına bağlı ısıya duyarlı fonksiyonel grupların varlığından dolayı kullanımını sınırlandırır. Bundan dolayı düşük kürlenme sıcaklıklarına sahip benzoksazinlerin geliştirilmesi yönünde yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. Bu tezde, kürleme sıcaklığını düşürerek avantaj elde etmek için amin tuzlarının katalizör olarak kullanılarak halka açılma polimerizasyonu nasıl etkiledikleri üzerinde durulmuştur. Elde edilen polimer ürününün yapısı üzerinde bu katalizörlerin etkisi araştırılmış ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Her bir tuz-benzoksazin karışımı için kürleme işlemi yapılarak Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile izlenmiş ve amin tuzlarının halka açma sıcaklığında net bir azalmaya neden olduğu görülmüştür. Buna ek olarak analiz sonuçları amin HCl tuzlarının nükleofilik katalizör görevi gördüğünü ve bunların verimliliğini, tuzların iyonizasyon yeteneği ve çözünürlüğe bağlı olduğuna dair ipuçları göstermiştir.Polimerizasyonun sonunda elde edilen polimerlerin ısısal kararlılığı ayrıca Termal Gravimetrik Analiz (TGA) kullanılarak analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Polymeric materials are indispensable parts of daily life used in every area of life. The reason for having such a wide use of polymer material is that its structural properties can be changed as desired and economically obtainable. Polymers can be divided into two classes, thermosets and thermoplastics, according to their reaction towards heat. While thermoplastics behave like fluid under the current temperature, the structure of the thermosets decays without becoming fluid. Thermoplastics have linear or branched structures in their long polymer chains. Systems with high cross-links are termed thermosetting. In fact, thermoset polymers are exposed to chemical reaction together with temperature and they become insoluble and infusible as they form the three dimensional network structures. The plastic industry is based on the development of phenolic resins by Leo Baekeland in 1907. At the same time, Baekeland did not only produce the first synthetic cross-linked polymers, but at the same time discovered the molding process and commercialized it. The industry includes a wide range of thermoset polymers. Among them, the use of condensation product resins based on the use of formaldehyde is a long-lasting and more dominant than the other resins. Most of these thermoset polymers are mainly used in wood and wood fiber applications. Among the formaldehyde-based resin classes, phenol-formaldehyde resins are the most important. Phenol formaldehyde resins, or phenolic resins, are synthetic polymers and can be obtained by the reaction of formaldehyde with phenol or a substituted phenol. Phenolic resins are an important part of thermoset polymers due to their high performance. Because of these properties, they are used in many fields such as adhesive industry, aviation structure applications, printed circuit boards, conductive polymer structures, material capsules and electronics. In addition to having many advantages, high curing temperatures and void formation during curing are a the main disadvantages of phenolic resins. To overcome this drawback, a new generation of benzoxazin-based phenolic resins has been developed. The polybenzoxazines contain many good properties such as no catalyst required for curing, good thermal stability, high glass transition temperature, high combustion product, no volume change during curing, low moisture absorption and no flotation during curing. High temperature use and stability to under harsh conditions make benzoxazin a good candidate for use in aviation and similar applications. The structural difference between the other phenolic resins and benzoxazines is the presence of the repeating unit tertiary amine group which forms a large number of intra-molecular and inter-molecular hydrogen bonds that define many properties of the materials. Polybenzoxazines are obtained using primary amine, phenol and formaldehyde. These molecules can be used to synthesize a large number of polymers. The polybenzoxazines are obtained by ring-opening polymerization of the oxazine moiety of 1,3-benzoxazine monomers. Although benzoxazine-based phenolic resins have attracted a great deal of attention in the field of polymer science and technology, the high curing temperature is disadvantageous in terms of energy consumption and processability. Benzoxazines do not require additional catalyst or curing agent for ring opening polymerization. But they have high curing temperature. As a resul of this drawback is limiting thier use due to high energy consumption and of thermally sensitive functional groups on polybenzoxazines.Thus, there has been tremendous efford to develop benzoxazines with low curing temperatures. In this thesis, it is emphasized how amine salts act as a catalyst to effect ring-opening polymerization in order to gain advantage by lowering the curing temperature. The effect of these catalysts on the structure of the obtained polymer product was investigated and compared with each other. Each salt-benzoxazine mixture was cured by differential scanning calorimetry (DSC) followed by a clear reduction in the ring opening temperature by the amine salts. In addition, the results of the analysis showed that the amine HCl salts act as nucleophilic catalysts and that their efficiency depends on the ionisation ability and solubility of the salts. The thermal stability of the polymers obtained at the end of the polymerization was also investigated using Thermal Gravimetric Analysis (TGA).
Benzer Tezler
- Klorlanmış polipropilenin click kimyasıyla modifikasyonu
Modification of chlorinated polypropylene via clickchemistry
GÖKHAN AÇIK
Doktora
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN
- Boya duyarlı güneş hücreleri için bazı 2,4,6-triarilpiridin türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of some 2,4,6-triarylpyri̇di̇ne derivatives for dye-sensitized solar cells
DİLEK ARSLAN
- Quaternary ammonium disinfectants catalyze transposition on promiscuous conjugative plasmids in Pseudomonas spp
Dördüncül amonyum dezenfektanlar Pseudomonas spp.'deki konakçı seçmeyen konjugatif plazmidlere transpozisyonu kataliz eder
ZEYNEP ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyoteknolojiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ TEZEL
- Mono ve dikatyonik faz transfer katalizörlerinin organik reaksiyonlardaki etkinliğinin incelenmesi
Investigations of efficiency of mono-and dicationic phase transfer catalysis in organic reactions
AYTEK ÖGE