Sıcaklık dayanım performansı geliştirilmiş EPDM esaslı malzeme geliştirilmesi
Formulating EPDM to resistance high temperature
Yazar: ÖZGE YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Günümüzde özellikle otomotiv endüstrisi, sıkı yasal düzenlemeler nedeniyle yeni nesil otomobillerde kauçuk esaslı malzemelerin ısıl direncine odaklanmıştır. Yüksek performanslı motorlar ve hibrit araçlar gibi tasarım kısıtlaması olan ürünlerde diğer mühendislik malzemeleri ile uyumlu çalışabilecek özelliklerde kauçuk parçaların kullanılması önemlidir. Doymuş yapı sayesinde EPDM kauçuk, özellikle peroksit ile vulkanize edildiğinde orta-yüksek sıcaklık uygulamalarında yaşlanma dayanımı açısından oldukça başarılıdır. Bununla birlikte, sürekli kullanım sıcaklığı 120°C'lerin üzerine çıktığında beklenen performansı sergileyememektedir. Alternatif koajan ve antioksidanların birlikte kullanımı, çaprazbağ yapısının modifiye edilerek kararlılı arttırılması hem sıcaklık dayanımını hem de ısıl yaşlanma direncini geliştirebilecek adımlardır.
Bu çalışmada; alternatif koajan olarak HVA-2 ve lignin içeren EPDM hamurları üretilmiş, peroksit ve kükürt vulkanizasyonu sistemleri kullanılarak hedef yüksek sıcaklık uygulamaları için reolojik, mekanik özellikler ve ısıl yaşlanma davranışı açısından incelenmiştir. Kauçuk hamurları, önce 1,5 L brüt hacme sahip kapalı mikserde ve daha sonra açık milde karıştırılarak hazırlanmıştır. Reolojik özellikleri ve pişme karakteristikleri reometre eğrilerinin değerlendirilmesiyle belirlenmiştir. Belirlenen optimum pişme süreleri esas alınarak hidrolik preste vulkanize edilen plakalardan standart kesme bıçaklarıyla test örnekleri hazırlanmıştır. Çekme testi ile mekanik özellikler, sertlik ve kalıcı deformasyon ölçümleri ile fiziksel özellikler belirlenmiştir. Tüm testler, farklı yaşlandırma koşullarında bekletilen örnekler için gerçekleştirilerek, ısıl yaşlanma davranışları aydınlatılmıştır.
Koajan kullanımının peroksit ve kükürtlü vulkanizasyon sistemlerindeki etkilerinin farklı olduğu görülmüştür. HVA-2 kullanılarak gerçekleştirilen peroksit vulkanizasyonu ile yüksek çaprazbağ yoğunluğu elde edilebildiği, lignin varlığında ise kükürtlü pişirme sistemlerinde ısıl dayanımın önemli ölçüde iyileştirilebildiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Nowadays, especially the automotive industry has been focused on heat resistance of rubber-based materials, in new generation automobiles because of new regulations. It is important to use rubber parts that are compatible with other engineering materials in products with design constraints such as high-performance motors and hybrid vehicles.
Because of saturated structure EPDM rubber has good resistance to medium-high level of heat, especially in peroxide cure. Nevertheless, peroxide cured EPDM could not able to exceed above the 120°C temperatures. Synergistic use of alternative coagents can improve upon this property by increasing the crosslink density and stability of the network by altering the crosslink composition.
In this study; EPDM compound containing HVA-2 and lignin as an alternative coagent has been studied in terms of rheological, mechanical, aging properties for targeting high-temperature applications, in details.
Rubber compounds were prepared in a 1.5 L internal mixer and a two-roll mill, subsequently. Rheological characteristics and curing characteristics were determined by the evaluation of rheometer curves. Based on the determined optimum curing times, test specimens were prepared with standard cutting blades from plates vulcanized in the hydraulic press. Mechanical properties were determined by tensile test and physical properties determined by hardness and compression set measurements. All tests were performed for samples kept under different aging conditions and their thermal aging behavior was elucidated.