Termoset reçine matrisli CTP'lerde inorganik yapıdaki bileşiklerin alev geciktirici olarak kullanımı
Using inorganic compounds as flame retardant in grp formed with thermoset resin matrix
Yazar: EDA YILMAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET BEYCİOĞLU
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Katkı malzemeleri = Addition materials ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Lif takviyeli polimerler = Fiber reinforced polymers

Özet:
Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli polyester (CTP) kompozitlere yanmazlık özelliği kazandırmak amacıyla inorganik yapıdaki bileşiklerin kullanılabilirliği ve ayrıca kompozit içerisinde kullanılan bu bileşiklerin kompozitin çekme dayanımına etkileri araştırılmıştır. Çalışmada kompozitin yanmazlık özelliğini geliştirmek amacıyla reçine karışımına %5, %10, %15, %20, %25 ve %30 oranlarında sepiyolit (Si12Mg8O30(OH)4(H2O)4-8H2O), antimon trioksit (Sb2O3), alüminyum hidroksit (Al(OH)3) ve çinko borat (2ZnO3.BrO3.3H2O) eklenmiştir. Çalışmanın deneysel aşamasında, farklı inorganik bileşikler kullanılarak üretilen katkılı CTP kompozitlerin yanma davranışı, ASTM D-635, ASTM D-3801 ve ASTM D-5048 uluslararası yanma standartları ile belirlenmiştir. Ayrıca üretilen katkılı CTP kompozitlerin sıcaklık artışına bağlı olarak termal davranışını belirlemek amacıyla termogravimetrik analiz (TGA) ve çekme dayanımını belirleyebilmek amacıyla da ASTM 638-14'e göre çekme testi uygulanmıştır. Sonuç olarak, üretilen CTP kompozitlerde alev geciktirici katkı oranı %15 ve üzerinde kullanıldığında el yatırması yöntemiyle kompozit malzeme üretimi viskozite artışına bağlı olarak zorlaşmıştır. ASTM D5048'e göre sepiyolit içeren plaka örneklerinde alev etkisine karşı gözle görülür bir direnç gözlemlenmiştir. ASTM D-3801'e göre %30 oranında alüminyum hidroksit ve yine aynı oranda antimon trioksit kullanıldığında V1 sınıfında yanmaz malzeme üretilebilmektedir. Alev geciktirici içeren tüm CTP kompozitler yatayda yavaş yanan malzeme (HB) sınıfında yer almıştır. TGA analizine göre sepiyolit CTP kompozitin bozunma sıcaklığını referansa göre yükseltmiş ve sıcaklık etkisindeki kütle kaybını da önemli düzeyde azaltmıştır. Alev geciktirici kullanımı CTP kompozitlerin çekme dayanımını genel olarak düşürmüş ancak %10 oranında antimon trioksit katkılı CTP'lerde artış olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the usability of inorganic compounds as flame retardants to produce glass fiber reinforced polyester composites (GRP). Also, the effect of these compounds on the tensile strengths of GRPs was determined. Sepiolite (Si12Mg8O30(OH)4(H2O)4-8H2O), antimony trioxide (Sb2O3), aluminum hydroxide (Al(OH)3) and zinc borate (2ZnO3.BrO3.3H2O) were added by different proportions (5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%) to resin blends to improve the non-flammability of the composites. In experimental study, the combustion behavior of GRP composites produced using different inorganic compounds was determined by international combustion standards of ASTM D-635, ASTM D-3801 and ASTM D-5048. In addition, thermogravimetric analysis (TGA) was performed in order to determine the thermal behavior of the produced resins containing inorganic compounds due to temperature increase and tensile test were applied according to ASTM 638-14. As a result, when the flame retardant additive ratio is 15% or more in the GRP composites, the hand lay production became difficult due to the increase in viscosity. A visible resistance to flame effect was observed by the plate containing sepiolite according to ASTM D5048 flame test. ASTM D-3801 flame test, when aluminum hydroxide and antimony trioxide were used as the ratio of 30%, non-combustible material in V1 class can be produced. All GRP composites containing flame retardants can be classified in the HB - slowly burning material class. According to the TGA analysis sepiolite increased the degradation temperature of the GRP composite compared to the reference and sepiolite significantly reduced mass loss under the effect of temperature. Using flame retardants generally reduced the tensile strength of GRP composites, but it was found an increase in GRPs containing antimony trioxide as the ratio of 10%.