Çok duvarlı karbon nanotüpün NBR ve NR-BR kauçuk kompozitlerinin reolojik ve mekanik özelliklerine etkisi
The effect of multi-walled carbon nano tube on the rheological and mechanical properties of NBR and NR-BR matrix rubber composites
Yazar: ZEYNEP ECE KULAÇ
Danışman: PROF. DR. ÖMER ANDAÇ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Çok duvarlı karbon nanotüpün (ÇDKNT) ileri özellikleri, nanotüp ile güçlendirilmiş polimerlerde bilimsel ve teknolojik olarak geliştirilmiş özellikler meydana getirir. Bu çalışmada, akrilonitril bütadien kauçuk (NBR) ve doğal kauçuk (NR) – butadien kauçuk (BR) kompozit malzemeler, çok duvarlı karbon nanotüp ve karbon siyahı (KS) ile güçlendirilerek, reolojik ve mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Çok duvarlı karbon nanotüpün dağılım kalitesi taramalı elektron mikroskobunda incelenmiştir. Kauçuk karışımlarında çok duvarlı karbon nanotüp miktarı 0 ve 6 phr (Per Hundred Rubber)  arasındadır. Akrilonitril bütadien kauçuk ve doğal kauçuk – butadien kauçuk kompozit malzemeleri, yüksek modülüse, yüksek kopma mukavemetine ve yüksek aşınma direncine sahip olmaları için, farklı miktarlarda çok duvarlı karbon nanotüp ve 45 phr miktarında yüksek yapılı ve güçlendirici etkili karbon siyahı içermektedir. Kauçuk proses analiz test cihazı ile akrilonitril bütadien kauçuk ve doğal kauçuk – butadien kauçuk kompozit malzemelerinin vulkanizasyon karaktersitikleri tespit edilmiştir. Vulkanizasyon kimyasalları (hızlandırıcılar ve kükürt) çalışma boyunca sabit tutulmuştur. Kauçuk proses analiz test cihazı ile ayrıca 50 ºC, 3 Hz frekansta, % 1 deformasyon açısı ile kayıp enerji de analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, NBR/CB/ÇDKNT ve NR/BR/CB/ÇDKNT kompozit malzemelerinin kopma modülü, depolanan enerji modülü, aşınma dirençleri, tan delta değerleri ve rijitlik modülüsü  çok duvarlı karbon nanotüp ilavesi ile yükseldiğini göstermiĢtir. Bu çalıĢmada, kauçuk kompozitlerden istenen mekanik özellikler olan yüksek aĢınma direnci, ideal tandelta yüksek elastik modülüs, yüksek kopma mukavemeti optimum miktarda çok duvarlı karbon nanotüp ilavesi ve iyi dağılımının sağlanması ile elde edilmeye çalışılmıştır.

Abstract:
The advanced properties of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) have generated technical and scientific interests in the improvement of nanotube-reinforced polymer composites. In this study, Acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and Natural rubber (NR) – Butadien rubber (BR) composites reinforced with multiwalled carbon nanotube and carbon black (CB) particles were manufactured to determine their rheological and mechanical properties. Dispersion quality of MWCNT in rubber matrixes were observed by scanning electron microscopy. The amount of MWCNT in the blends was varied from 0 to 6 phr (Per Hundred Rubber). Different amounts of MWCNT and 45 phr of highly structured and reinforcing carbon black particles were incorporated into the NBR and Natural rubber – Butadien rubber matrix in order to increase modulus, tensile strength and abrasion resistance. The rubber process analyzer (RPA) test was used to identify the curing characteristics of NBR/MWCNT/CB and NR/BR/MWCNT composites. The vulcanization chemicals (accelerators and sulfur) were kept constant during the study. The loss factor was also determined by using the RPA instrument at 50 ºC, 3 Hz frequency, % 1 angle strain. The results showed that the tensile modulus, storage modulus, abrasion resistant, tan delta and stiffness modulus of NBR/CB/MWCNT and NR/BR/MWCNT composite materials were increased with addition of MWCNT. In this work, desired mechanical properties as having high abrasion resistant, optimal tan delta, high modulus and high tensile strength were obtained by optimizing the amount of  MWCNT and its dispersion in the rubber matrixes.