Tekstil elyafa yapışma özelliği ve ısıl kararlılığı iyileştirilmiş doğal kauçuk formülasyonlarının geliştirilmesi
Development of a natural rubber formulation to improve the textile cord to rubber adhesion and thermal stability
Yazar: SAMET DURSUN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KODAL
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:
Bu çalışmanın amacı; maliyetli, zaman alıcı ve toksik olması nedeniyle çevre kirliliğine neden olan RFL daldırma prosesine alternatif, tamamıyla çevre dostu olan ve polimerik kordların kauçuk matrise yapışmasını artırma potansiyeli olan yeni nesil bir malzeme geliştirmektir. Bu noktadan hareketle, ısıl kararlılığı ve takviye edici elyafa yapışma özelliği arttırılmış doğal kauçuk formülasyonlarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sebeple, doğal kauçuğun ağ yapısına kimyasal bağlar ile katılabilecek, yeni nesil nano takviye malzemesi olan poli(hedral oligomerik silseskuiokzan) (POSS) kullanılmıştır. POSS türü olarak oktavinil-POSS (OV-POSS), oktamaleamik asit-POSS (OM-POSS), metakril-POSS (M-POSS) ve akrilik-POSS (A-POSS) kullanılmıştır. POSS türünün ve yükleme oranının yanında takviye edici olarak kullanılan elyafın türü, karbon karasının türü ve kükürt miktarı gibi değişkenlerin etkisi ele alınmıştır. Karışımlar çift silindirli mil kullanılarak karıştırılmış ve hidrolik pres yardımıyla pişirilmiştir. Harmanların reolojik, ısıl, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Elyaf/matris arayüzey yapışma performansının belirlenebilmesi için H-yapışma testleri gerçekleştirilirken, elyaf/matris arayüzey etkileşimleri termodinamik yapışma işi hesaplanarak da belirlenmiş ve bu iki sonuç arasında korelasyonlar tespit edilmiştir. POSS'ların mekanik özellikleri bir miktar iyileştirdiği ve NR hamurlarının ısıl dayanımına olumlu yönde etki ettiği görülmüştür. POSS'ların yüksek yükleme oranlarında çapraz bağ yoğunluğunu artırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, RFL ile kaplanmamış kordlar ile takviye edilmiş referans (REF) hamur ile kıyaslandığında (POSS içermeyen hamur) POSS içeren hamurlarının tamamının H-yapışma kuvveti değerlerinin REF hamurdan daha yüksek değerler sergilediği görülmüştür. Bununla birlikte, RFL ile kaplanmış Nylon6,6 – NR hamuru yapışma kuvveti, NR hamuruna A-POSS'un yüksek yükleme oranlarında ilave edilmesiyle elde edilmiştir. Bu bulgu, özellikle A-POSS varlığında RFL kaplama işleminin ortadan kaldırılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
The aim of this study is to eliminate the negative environmental effects of RFL a costly, time consuming and toxic dipping process, which is used to enhance the adhesion between rubber and textile cords. For this purpose, poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (POSS) a new generation of nanofiller was used to enhance the thermal stability and crosslinking density of NR compounds and to increase the  adhesion between cords and rubbers. Octavinyl-POSS (OV-POSS), octamaleamic POSS (OM-POSS), methacryl POSS (M-POSS) and acrylic POSS (A-POSS) were used as POSS types to evaluate as both crosslinking agent and adhesion promoter. In addition to POSS type, POSS loading level, reinforcing fiber type, carbon black type and sulphur content were handled as experimental parameters. Compounding was carried out in a two-roll mill and vulcanization was carried out in a hydraulic hot press. Rheological, thermal, mechanical and morphological properties of compounds were investigated. The adhesion between rubber compounds and textile cords was investigated by H-adhesion tests. In addition, the thermodynamic work of adhesion (TWA) was calculated by using the surface free energy components of the compounds and fibers. The correlations between H-adhesion strength values and the TWA were studied to understand the adhesion mechanism. It was obtained that POSSs gradually enhanced the mechanical properties. Thermal stability and crosslinking density of NR compounds significantly increased in the presence of POSS nanoparticles. It was demonstrated that the utilization of POSSs in the NR compounds improved the adhesion between NR compound and textile cords as compared to NR reference compound reinforced with uncoated textile cords. Moreover, NR compound exhibited the best adhesion with Nylon 6.6 cord in the presence of A-POSS. This finding revealed that especially by the usage of A-POSS as the adhesion enhancer, it is possible to eliminate the usage of toxic adhesives such as RFL.