Çaprazbağ yoğunluğu hesabında kullanılan tekniklerin doğal kauçuk (NR) ve etilen propilen dien kauçuk (EPDM) için karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi
Technique used in cross-base density according to comparative for natural rubber (NR) and ethylene propylene diamond rubber (EPDM)
Yazar: BURAK KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Elastomerik malzemelerin birçok özelliği çaprazbağ yoğunluğuyla alakalıdır. Çaprazbağ yoğunluğunun doğru hesaplanması devulkanizasyon başarısı, mekanik özellikler ve yaşlanma özelliklerinin tahmin edilmesini sağlar. Literatürde farklı temellere dayanan, birbirinden farklı çaprazbağ yoğunluğu tayin yöntemi bulunmaktadır. Bu çalışmada doğal kauçuk ve etilen propilen dien kauçuk için literatürde mevcut olan çaprazbağ yoğunluğu (CLD) ölçüm yöntemlerinin başarısı karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Yöntemlerin, kauçuk endüstrisinde büyük oranlarda kullanılan iki kauçuk tipi için üstünlük ve eksikliklerinin ortaya konulması hedeflenmiştir. 
Bu amaçla NR ve EPDM esaslı olmak üzere model iki hamur hazırlanarak farklı pişme düzeylerinde vulkanize edilmiştir. Örneklerin mutlak çaprazbağ yoğunluğu değerleri, şişme ölçümlerinden Flory-Rehner denklemi kullanılarak hesaplanan karşılıkları olarak alınmıştır. Performansları değerlendirilen diğer yöntemler gerilim-gerinim eğrilerinden faydalanarak Young Modülü ve Mooney-Rivlin çizimlerinden CLD hesaplanması, sıcaklık taramalı gerilim-gevşemesi (TSSR) yöntemi ile ölçüm, puls-NMR sisteminin kullanılması ile CLD hesabı ve diğer dinamik yöntemlerdir. Dinamik yöntemlerin temelinde DMA ve RPA ile lineer viskoelastik bölgede ölçülen denge depo modülü ölçümü esastır. CLD değerleri denge modülünden çıkılarak hesaplanmıştır.
Tüm yöntemler ile pişme düzeyleri ile sistematik artışın gözlenebildiği, fakat ölçülen mutlak çaprazbağ yoğunluğu değerleri arasında önemli farklar olduğu görülmüştür. Ayrıca, kauçuk tipi de yöntemlerin performansını değiştirmektedir. NR için TSSR ve RPA, EPDM Mooney-Rivlin çizimlerinden elde edilen sonuçlar mutlak çaprazbağ yoğunluklarına en yakın sonuçları vermiştir.

Abstract:
Many properties of elastomeric materials are related to the crosslink density. Accurate calculation of the crosslink density provides the prediction of devulcanization efficiency, mechanical properties and aging characteristics. In the literature, there are numerous methods for crosslink density determination. In this study, performance of the selected methods was evaluated for NR and EPDM based vulcanizates, comparatively. Advantages and weak points of the methods were demonstrated for two common rubber types used in the rubber industry. 
For this purpose, two model rubber compounds based on NR and EPDM were prepared and vulcanized at different cure levels. Absolute crosslink density values of the samples were taken as the responses calculated from the swelling measurements using the Flory-Rehner equation. Other methods for comparing the performances are CLD calculation using Young's modulus and Mooney-Rivlin plots using the stress-strain curves, CLD calculation using the pulse-NMR system, other dynamic methods and temperature scanning stress relaxation (TSSR) method. On the basis of dynamic methods, the measurement of the equilibrium storage modulus was measured in the linear viscoelastic region with DMA and RPA is essential. The CLD values were calculated by using the equilibrium storage modulus values.
It has been observed that systematic increase with all methods and cure levels can be observed but there are significant differences between the values of the absolute crosslink density measured. In addition, the rubber type also affects the performance of the methods. TSSR and RPA are revealed as the most accurate methods whereas Mooney-Rivlin plots is for EPDM.