Synthesis, Characterization and Electrical Impedance Analyzer Applications of P(ε-CL-coMMA)/Montmorillonite Composites

Abstract

In this study, Poly(ε-CL-co-MMA) was synthesized and its composites have been prepared. Methyl methacrylate monomer was polymerized by the ATRP method in the presence of twoarmed macroinitiator Poly(ε-CL-NCl2). The composites of the copolymer were prepared with bentonite, which is a montmorillonite rate of 3%, 6% and 15% and their dispersion in the polymer was examined. Composites are prepared by dispersing method. The structure of the copolymer was characterized by FT-IR, 1H-NMR, DSC, TGA and SEM anaylsis methods. Different electrical properties of polymer / MMT composites were investigated with impedance analyzer device. Therefore, the effect of montmorillonite on the copolymers was examined depend on the frequency and temperature as electrical. It was observed that electrical properties of polymers prepared with clay were higher than pure polymer.

Keywords

• montmorillonite
• bentonite
• polymer/clay composites
• electrical property

P(ε-CL-co-MMA)/Montmorillonit Kompozitilerinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Elektriksel Empedans Analizör Uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada -Poli-(ε-CL-co-MMA) kopolimeri sentezlenerek, bu polimerin kompozitleri hazırlanmıştır. Metil metakrilat monomeri, 2 kollu makrobaşlatıcı olan -Poli- (ε-CL-NCl2) varlığında ATRP metoduyla polimerleştirilmiştir. Sentezlenen kopolimerin %3, %6 ve %15 oranlarında bir montmorillonit olan bentonit ile kompozitleri hazırlanmış ve polimer içindeki dağılımları incelenmiştir. Kompozitler dispers etme yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Kopolimerin yapısı FT-IR, 1H-NMR, DSC, TGA ve SEM analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Empedans analizör cihazı ile polimer/MMT kompozitlerinin farklı elektriksel özellikleri araştırıldı. Bu sebeple, kopolimerlerin üzerindeki montmorillonitin etkisi elektriksel olarak frekans ve sıcaklığa bağlı olarak incelendi. Kil ile hazırlanmış kopolimerlerin elektriksel özelliklerinin, katkısız polimere göre daha yüksek değerlerde çıktığı gözlenmiştir.

Keywords

• montmorillonit
• bentonit
• polimer/kil kompozitleri
• elektriksel özellik

References

1. Abd El-kader FH, Osman WH, Mahmoud KH, Basha MAF, 2008. Dielectric investigations and ac conductivity of polyvinyl alchol films doped with europium and terbium chloride. Physica B, 403: 3473-3484.
2. Akın H, 2010. İletken polimerlerin in sitü ESR tekniği ile incelenmesi, G.Y.T.E., Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
3. Alkan Ü, 2011. Polimer kompozitlerin mekanik ve elektrik özelliklerinin kararlı hale getirici ve yıpratıcı faktörlerin etkisi altında incelenmesi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
4. Alparslan M, 2013. Polimer-kil kompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu, Bozok Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
5. Ayaz N, 2012. Benzil metakrilat ile 2-okso-2H-kromen-7il-metakrilat kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
6. Ayaz N, Bezgin F, Demirelli K, 2012. Polymers based on methacrylate bearing comumarin side group: Synthesis via free radical polymerization, monomer reactivity ratios, dielectric behavior and thermal stabilities. International Scholarly Research Notices, 2012: 352759.
7. Belakere NN, Misra SCK, Ram MK, Rout DK, Gupta R, Malhotra BD, Chandra S, 1992. Interfacial polarization in semiconducting polypyrrole thin films. Journal of Physics: Condensed Matter, 4: 5747-5756.
8. Biryan F, 2019. Kalkon ve hidroksil yan grupları içeren yeni metakrilat polimerinin sentezi, karakterizasyonu, termal ve elektriksel davranışları. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19: 544-555.

9. Çalımlı A, 2010. Nanokil-polimer kompozitlerinin sentez ve karakterizasyonu, Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi. (Basılmış).
10. Çankaya N, Sökmen Ö, 2016. Kitosan-kil biyonanokompozitleri. Politeknik Dergisi, 19: 283-295.
11. Dinesh P, Renukappa NM, Siddaramaiah, 2010. Impedance and susceptance characterization of multiwalled carbon nanotubes with high density polyethylene-carbon black nanocomposites. Integrated Ferroelectrics, 116:128–136.
12. Giannelis EP, 1996. Polymer layered silicate nanocomposites. Advanced Materials, 8:29–35.
13. Güven O, 2010. Farklı bentonit tipleri ile stiren bütil akrilat esaslı nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
14. Heinze J, 1991. Electrochemistry of conducting polymerrs. Synthetic Metals, 41:2805.
15. Ilangovan P, Sakvai MS, Kottur AB, 2016. An electrically active methacrylate based polymer reinforced with ZnO- synthesis, characterization and dielectric properties. Materials Letters, 183:240–243.
16. Ilangovan P, Sakvai MS, Kottur AB, 2017. Synergistic effect of functionally active methacrylate polymer and ZnO nanoparticles on optical and dielectric properties. Materials Chemistry and Physics, 193:203–211.
17. İyibakanlar G, Oktay A, 2007. Bazı polimerlerin dielektrik özelliklerinin frekansla değişimlerinin incelenmesi. Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 3: 11-19.
18. Neamen DA, 1997. Semiconductor physics and devices 2nd ed, Mc Graw-Hill, 420-450, 517-523, New York.
19. Pihtili G, Torğut G, Biryan F, 2020. Electrical properties of two-armed poly(Ɛ-CL-co-BMA) composites filled with bentonite. Journal of Polymer Research, 27:156.
20. Rajendran S, Ramesh Prabhu M, 2010. Effect of different plasticizer on structural and electrical properties of PEMA-based polymer electrolytes. Journal of Applied Electrochemistry. 40: 327-332.
21. Ravindra Reddy T, Kaneko S, Endo T, Lakshmi Reddy S, 2017. Spectroscopic characterization of bentonite. J Laser Opt Photonics, 4:171.
22. Roth S, Bleier H, Pukacki W, 1989. Faraday Discuss. Chemical Society ,88: 223-233.
23. Singh D, Singh NL, Qureshi A, Kulriya P, Tripathi A, Avasti DK, Gulluoglu AN, 2010. Radiation induced modification of dielectric and structural properties of Cu/PMMA polymer composites. Journal of Non-Crystalline Solids, 356: 856-863.
24. Symth CP, 1955. Dielectric behaviour and structure. McGraw-Hill, 52: 202-215, New York.
25. Şen S, 2007. Polivinilferrosen/polipirol kompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
26. Tareev B, 1975. Physics of dielectric materials. Mir Publishers, Moscow.
27. Usuki A, Kojima Y, Kawasumi M, Okada A, Fukushima Y, Kurauchi T, Kamigaito O, 1993. Synthesis of nylon 6-clay hybrid. Journal of Materials Research, 8: 1179–1184.
28. Xu Y, Ren X, Hanna MA, 2006. Chitosan/clay nanocomposite film preparation and characterization. Journal of Applied Polymer Science, 99:1684–1691.
29. Yakuphanoglu F, Okutan M, Zhuang Q, Han Z, 2005. The dielectric spectroscopy and surface morphology studies in a new conjugated polymer poly(benzobisoxazole-2,6-diylvinylene). Physica B: Condensed Matter, 365:13-19.
30. Yakuphanoglu F, Yoo YT, Okutan M, 2004. An impedance spectroscopy study in poly(butylene adipate) ionomers. Annalen der Physik, 13: 559–568.
31. Yang T-I, Kofinas P, 2007. Dielectric properties of polymer nanoparticle composites, Polymer, 48: 791-798.
32. Zhang C, Li CJ, Zhang G, Ning XJ, Li CX, Liao H, Coddet C, 2007. Ionic conductivity and its temperature dependence of atmospheric plasma-sprayed yttria stabilized zirconia electrolyte. Materials Science and Engineering B, 137:24-30.