Çeşitli kalsiyum boratların sentezi, karakterizasyonu ve alev geciktirici etkinliklerinin incelenmesi
Synthesis of various calcium borates, characterization and investigation of flame retardant efficiencies
Yazar: ZEYNEP GÜLŞAH DURĞUN
Danışman: PROF. DR. ALİ OSMAN SOLAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bor mineralleri = Boron minerals ; Fenol formaldehit = Phenol formaldehyde ; Raman = Raman ; Termogravimetri = Thermogravimetry ; X ışını kırınımı = X ray diffraction ; Yangın dayanımı = Fire resistance

Özet:
Türkiye sahip olduğu bor rezervleri ve cevherlerinin kalitesi ile dünyanın önde gelen ülkelerinden biri olmasına rağmen minerallerin çeşitliliği ve işlenebilirliği yetersizdir. Bu nedenle değişik endüstriyel uygulamalara yönelik sentetik bor bileşiklerinin elde edilmesi önemli bir ihtiyaçtır. Bilinen yaklaşık 230 çeşit bor bileşiği mevcuttur ve bir kalsiyum hekzaborat türevi olan Nobleit de bunlardan bir tanesidir. Yangınlarda can ve mal kaybını azaltmak için plastik, ahşap ve tekstil ürünleri, boya ve çeşitli inşaat malzemelerinde yanmayı önleyici/geciktirici ve duman bastırıcı katkı maddesi kullanımının artışı beklenen bir durumdur. Bu amaçla yaygın olarak kullanılan bor bileşikleri başlıca borik asit, çinko borat, baryum metaborat, borfosfatlar ve amonyum floroboratlardır. Kalsiyum boratlar ise alev geciktirici malzeme sektöründe, antifriz bileşiklerinde, metalurjik ergime noktası düşürücülerde ve porselen üretiminde kullanılan bir diğer borat bileşikleridir. Bu çalışmanın amacı, laboratuvar koşullarında üretilen ve boya, plastik, sünger gibi ticari önem arz eden ürünlerin içerisine ilave edilen çeşitli sentetik kalsiyum borat bileşiklerinin karakterizasyonlarının ve alev geciktirici etkilerinin incelenmesidir. Literatürde verilen sentez yöntemi ve bu yöntemin sıcaklık, karıştırma hızı, kalsiyum oksit kaynağı, reaksiyon süresi, su miktarı, bor oksit miktarı gibi çeşitli parametrelerinin değiştirilmesiyle, yaş metot prensibine göre başta Nobleit olmak üzere hidratlı kalsiyum boratların sentezi gerçekleştirilmiş ve ürünler XRD, FT-IR, TGA-DTA, Raman ve titrimetrik analizler ile karakterize edilmiştir. Daha sonra uygun şartlarda boya, sünger ve plastik sentezi gerçekleştirilerek bu ürünler içerisine sentetik Nobleit numunesinin katılması sonucunda aleve karşı dayanım testleri uygulanmış, Nobleit ve diğer kalsiyum borat katkılı ve katkısız malzemelerde limit oksijen indeksi (LOI) değerleri tespit edilerek, bu değerler hem kendi aralarında hem de çinko boratlarla kıyaslanmıştır.

Abstract:
Despite being a leading country for having high quality of boron resevoirs in the world, Turkey suffers from the machinability and the diversity of minerals. Thus, it is crutial to obtain synthetic boron compounds for several industrial applications. Approximately 230 types of boron compounds are known in the world, and Nobleite is a compound of the class of calcium hexaborate. Increasing usage of additives as a flame retardant or smoke inhibitor in plastics, woods, textile products, dyes, and construction materials is expected to decrease the loss of life and material in fire disasters. Boric acid, zinc borate, barium metaborate, boron phosphates and fluoroborates are common boron compounds used as fire retardants. Calcium borates are another commonly used flame retardant minarals and also used as antifreeze agents, metallurgical fluxes, and raw materials in ceramic manufacture. The aim of this study is the characterization and investigation of flame retardant efficiency of various synthetic calcium borates produced in laboratory scale an used in commercially important products such as dyes, plastics and foams. We used a wet method reported in literature to synthesize hydrated calcium borates, particularly Nobleite by modifying the parameters such as temperature, stirring rate, source of calcium oxide, reaction completion time, amount of water and boron oxide etc, and the products were characterized by XRD, FT-IR, Raman spectroscopy, TGA-DTA and titrimetric analyses. Then these products were added into dyes, plastics and foams in the course of production to perform flame retardant tests. Finally, limiting oxygen index (LOI) values of the products with and without Nobleite and the other calcium borate additives were compared with each other and zinc borates.