İletken kompozit malzemelerin sentezlenmesi ve yüksek enerjili radyasyonla etkileşiminin incelenmesi
Loading...
Files
Date
2011
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Türkiye Atom Enerjisi Kurumu
Abstract
Bu çalışmada, saf polianilin (PANİ) ve bu polimerin polivinil klorür (PVC) ile hazırlanmış kompozit ve karışımlarının yüksek enerjili radyasyonla etkileşmesi sonucunda, iletkenlik özelliğinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. PANİ değişik yükseltgenme basamaklarına (Leucomeraldin, pernigranlin ve
emeraldin) sahip bir polimer olup, yalnızca emeraldin yükseltgenme basamağında iken iletken hale getirilebilir. Emeraldin yükseltgenme basamağında bulunan polimer, pH<4 inorganik protonik asitlerle etkileştirildiğinde PANİ-tuz (emeraldin-tuz) yapısında iletken, pH>4 den büyük protonik asitlerle yada bazik çözeltilerle etkileştirildiğinde PANİ-baz (emeraldin-baz) yapısında, yalıtkan özellik kazanmaktadır. PVC, γ- ışınları ile etkileştiğinde HCl gazı salmaktadır. Bu gazın kompozit ve karışım yapısında bulunan PANİ-baz yapısına katılması sonucunda iletken yapıya dönüşmesi beklenmektedir. Yaptığımız çalışmada, yalıtkan yapıda PANİ-baz-PVC kompozit ve PANİ-baz-PVC karışımlar hazırlanmış ve bu örnekler γ- ışınları ile değişik (0-1000 kGy)
dozlarda ışınlandığında iletken yapıya dönüşmüşlerdir.
PANİ-baz-PVC kompozit ve PANİ-baz-PVC karışım örnekler ile yapılan iletkenlik ölçüm çalışmaları sonucunda, başlangıçta 10-8 S/cm olan (yalıtkan) iletkenlik değerlerinin, ışınlama sonrasında (yaklaşık 1000 kGy) 10-2 S/cm değerlerine ulaştığı gözlenmiştir. Ayrıca, PANİ-tuz-PVC iletken yapının iletkenliğindeki değişim de incelenmiş ve radyasyon etkisi ile iletkenliğinde önemli değişimler olmadığı gözlenmiştir.
Bu örnekler üzerinde ışınlamanın yarattığı etkiler spektroskopik yöntemlerle incelenmiştir. Bu çalışmalar, FT-IR ve UV-gör yöntemleri ile yapılmıştır. FTIR yöntemi ile yapılan çalışmalarda, 1315, 1140 ve 810 cm-1 deki bandlar ve diğer bandlar analiz edilmiş ve 1315 ve 1140 cm-1 de iletkenliği karekterize eden bandların şiddetlerinin ve alanlarının ışınlama dozu arttıkça arttığı gözlenmiştir.
UV-gör bölge spektroskopik yöntemi ile yapılan çalışmalarda ise, ışınlamadan önce yani yalıtkan halde iken 630 nm de gözlenen bandın, ışınlama dozuna bağlı olarak kaybolduğu ve aynı zamanda 820 nm de yeni bir bandın oluştuğu ve ışınlama dozunun artışı ile bu bandın şiddetinde artış olduğu belirlenmiştir.
Bütün bu sonuçlar PANİ-baz-PVC yalıtkan sistemlerinin yüksek enerjili ışınlarla ışınlandığında PVC’nin saldığı HCl ile PANİ’de iletkenlik artışına yol açtığını göstermiştir.
In this work we investigated electrical conductivity of the PANI/PVC composites and blends irradiated by gamma radiation. PANI has three different oxidation state which are called leucomeraldine, pernigranilene and emeraldine oxidation state and only emeraldine polymer exhibits electrical conductivity. If emeraldine base polymer is treated with acidic solution ( either organic or inorganic protonic acids) that has pH lower than 4, it is converted to emeraldine salt form which is the conducting form of the emeraldine polymer. If the polymer is treated with solution that has pH larger than 4, the polymer becomes insulating. PVC undergoes a high degree dehydroclorination when exposed to gamma rays. We thus expect that this released HCl gets trapped by the nonconducting PANI emeraldine base present in the composites and blends and becomes converted to its conducting emeraldine salt form. Electrical conductivity of the composites and blends were measured before and after irradiation. The conductivity of the nonconducting sample increases from 10-8 s/cm to almost 10-2 S/cm after irradiation at 1000 kGy dose. Spectroscopic characterisation was performed using FTIR and UV-Vis tecniques. From the IR data we have determined that the intensity of the peaks in 1200-800 cm-1 region chang upon exposure to radiation. The peaks at 1315, 1140 and 810 cm-1 related with the change in the electrical conductivity of the material and their intensities increase with radiation dose. There are also features which change with radiation dose in the UV-Vis spectra. Nonconducting composites have strong absorption bands in all regions and especially a broad band around 600 nm. After these films are exposed to gamma irradiation, absorption of the characteristic peaks of the nonconducting form decrease with increased radiation dose and a new band around 800nm arises and grows stronger with irradiation dose.
In this work we investigated electrical conductivity of the PANI/PVC composites and blends irradiated by gamma radiation. PANI has three different oxidation state which are called leucomeraldine, pernigranilene and emeraldine oxidation state and only emeraldine polymer exhibits electrical conductivity. If emeraldine base polymer is treated with acidic solution ( either organic or inorganic protonic acids) that has pH lower than 4, it is converted to emeraldine salt form which is the conducting form of the emeraldine polymer. If the polymer is treated with solution that has pH larger than 4, the polymer becomes insulating. PVC undergoes a high degree dehydroclorination when exposed to gamma rays. We thus expect that this released HCl gets trapped by the nonconducting PANI emeraldine base present in the composites and blends and becomes converted to its conducting emeraldine salt form. Electrical conductivity of the composites and blends were measured before and after irradiation. The conductivity of the nonconducting sample increases from 10-8 s/cm to almost 10-2 S/cm after irradiation at 1000 kGy dose. Spectroscopic characterisation was performed using FTIR and UV-Vis tecniques. From the IR data we have determined that the intensity of the peaks in 1200-800 cm-1 region chang upon exposure to radiation. The peaks at 1315, 1140 and 810 cm-1 related with the change in the electrical conductivity of the material and their intensities increase with radiation dose. There are also features which change with radiation dose in the UV-Vis spectra. Nonconducting composites have strong absorption bands in all regions and especially a broad band around 600 nm. After these films are exposed to gamma irradiation, absorption of the characteristic peaks of the nonconducting form decrease with increased radiation dose and a new band around 800nm arises and grows stronger with irradiation dose.
Description
TENMAK D.N.. 9992
Keywords
Conductance, İletkenlik, Composite material, Kompozit malzeme, Polymer, Polimer, Polyvinyl chloride, Polivinil klorür, Polianilin, PANİ, Polyvinyl chloride (PVC), Polivinil klorür
Citation
Sevil, U. A. ... [ve arkadaşları]. (2011). İletken kompozit malzemelerin sentezlenmesi ve yüksek enerjili radyasyonla etkileşiminin incelenmesi. Ankara : Türkiye Atom Enerjisi Kurumu.