THERMAL ELECTRICAL AND DIELECTRIC PROPERTIES OF COPOLYSTYRENES BEARING POLAR SIDE GROUPS AND THEIR COMPOSITES

Abstract

Yeşilimsi tek zincirli polimerik molekül-top tipi CoPc (SCPM-top tipi CoPc), poli(stiren-ko-poli[4,4'-((((4-vinilbenzil)azanediil)bis(etan-2,1diil))bis(oksi))diftalonitril])'den kobalt ftalosiyanin'in makrosiklizasyon reaksiyonu yoluyla hazırlandı. [P(PNDEAMst-co-St)] (lineer kopolimer öncüsü) seyreltik koşullarda 140-150 oC'de sikloheksanol varlığında. top tipi ftalosiyanin birimleri, polimer zincirinin yan grubu olarak oluşturuldu. Tek zincirli bir polimer içinde hem lineer kopolimer öncüsü hem de top tipi kobalt ftalosiyanin oluşumu FT-IR, 1H-NMR, UV/Vis spektroskopisi ve MALDI-TOF-MS teknikleri ile doğrulandı. Özellikle, SCP-top tipi CoPc komplekslerinin oluşumu, FT-IR'da 2230 cm-1 deki –C?N bandının neredeyse kaybolması ve UV-vis ölçümlerinde 600 ile 673 nm arasında Q bandının ortaya çıkması ile karakterize edildi. Lineer kopolimer öncüsü ve SCPM-top tipi CoPc'nin termal ayrışmasına yönelik yaklaşık %70-80'i için görünen aktivasyon enerjilerini belirlemek için Flynn-Wall-Ozawa (FWO) ve Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) yöntemlerini içeren iki bozunma modeli kullanıldı. Oda sıcaklığı ve 500 oC aralığında çeşitli ısıtma hızlarında. SCPM-top tipi CoPc/grafit oksit (GO) kompozitleri, Ultrasonik Homojenleştirici Sonikator ile hazırlandı. SCPM-top tipi CoPc/GO kompozitlerinin dielektrik sabiti, SCPM-top tipi CoPc'de zayıf grafit oksit dağılımındand dolayı artan GO içeriğine bağlı hafif bir artış gösterir. Konsantrasyon işlemine tabi tutulmuş kompozitler, dielektrik sabitinde önemli bir artış gösterdi. Ancak SCPM- top tipi CoPc ile karşılaştırıldığında nispeten daha yüksek bir dielektrik kaybı vardı. DC iletkenliği, uygulanan sıcaklık aralığında katlanarak artış gösterdi. Lineer kopolimer öncüsü/GO ve SCPM-top tipi CoPc/GO kompozitlerinin dc elektriksel iletkenliği, artan GO miktarı ile artış gösterdi. Polimer komplekslerinin iletkenlik mekanizması Korelasyonlu Bariyer Sıçraması (CBH)'nı gösterdi.

The greenish single-chain polymeric molecule-ball type CoPcs (SCPM-ball type CoPcs) were prepared via the macrocyclization reaction of cobalt phthalocyanine from poly(styrene-co-poly[4,4'-((((4-vinylbenzyl)azanediyl)bis(ethane-2,1diyl))bis(oxy))diphthalonitrile]) [P(PNDEAMSt-co-St)] (linear copolymer precursor) under diluted conditions at 140-150 oC in presence of cyclohexanol. The ball-type phthalocyanine moieties were incorporated into one side of the polymer chain. Both linear copolymer precursor and formation of ball-type cobalt phthalocyanine within a single-chain polymer were confirmed by FT-IR, 1H-NMR, UV/Vis spectroscopy and MALDI-TOF-MS techniques. Particularly, the formation of SCP-ball type CoPc complexes were characterized by almost disappearance of –C?N band at 2230 cm-1 of the FT-IR and appearance of Q band between 600 and 673 nm. Two degradation models including Flynn-Wall-Ozawa (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) methods were used to determine the apparent activation energies for approximately 70-80% of the thermal decomposition of linear copolymer precursor and SCPM-ball type CoPc at the range of room temperature and 500 oC at various heating rates. The SCPM-ball type CoPc/graphite oxide (GO) composites were prepared by Ultrasonic Homogeniser Sonicator. Dielectric constant of SCPM-ball type CoPc/GO composites show a slight increase with the increasing content of GO due to poor distribution and dispersion of graphite oxide in the SCPM-ball type CoPc. The composites treated with concentration-treated had a significant performance in dielectric constant but with a relatively higher dielectric loss compared with those of SCPM-ball type CoPc. The dc conductivity increased exponentially over the studied range of temperatures. The dc electrical conductivity of linear copolymer precursor/GO and SCPM-ball type CoPc/GO composites increased with increasing amount of GO. The polymer complexes conductiving exhibited Correlated Barrier Hoping (CBH) mechanism.