Farklı dolgu maddelerinin termoplastik elastomer malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerine etkileri
Effect of different fillers on mechanical and physical properties of thermoplastic elastomers
Yazar: NURSEL KARAKAYA
Danışman: PROF.DR. VELİ DENİZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elastomerler = Elastomers ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Termoplastik malzemeler = Thermoplastic materials

Özet:
Günümüzde termoset kauçuğun yerine termoplastik elastomerlerin kullanımıyaygınlaşmaktadır. Termoplastik elastomerler (TPE), vulkanize edilmiş gelenekselkauçuk malzemelerin tersine, termoplastik malzemeler gibi işlenebilir, geridönüştürülebilir bir grup kauçuk benzeri malzeme olarak tanımlanmaktadır. TümTPE'ler, erime sıcaklığına (Tm) sahiptir ve bu sıcaklığın üzerinde akışkan halegelerek termoplastiklerin işlenme yöntemleri ve cihazlarıyla üretilebilmektedir.Dolayısıyla, üretim hurdası ve kullanılmış parçalar geri dönüştürülebilmektedir.Çalışmanın amacı, stirenik termoplastik elastomerlerin pişmiş karışım yerinekullanımına yönelik olarak, karışımda yer alacak maddelerin malzeme özelliklerineetkilerinin belirlenmesidir. Öncelikle, farklı miktarlarda yağ ve polipropilen (PP)içeren karışımlar hazırlanarak; poli(stiren-etilen-bütilen-stiren) (SEBS), yağ vePP'den oluşan ana karışımın belirlenmesi amaçlanmıştır. Fiziksel ve mekanik testlerile çalışmanın devamında kullanılacak ana karışıma karar verilmiştir. Sonrasındahazırlanan farklı çeşitte ve oranlarda dolgu içeren karışımlarla dolguların fiziksel vemekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Dolgu maddesi olarak silika ve 3farklı boyutta kalsit kullanılmıştır. TPE karışımı hazırlama yöntemi olarak çift vidalıçekme makinesi kullanılmış; elde edilen karışımlar fışkırtma ile kalıplanarak, bukarışımların fiziksel ve mekanik özelliklerine etkileri araştırılmıştır.PP ilavesinin sertlik, yoğunluk, yırtılma dayanımı ve baskı altında kalıcı şekildeğişikliği değerlerini arttırdığı; aşınmayı azalttığı; dik ve paralel yöndeki çekmedayanımı değerlerini önemli miktarda değiştirmediği belirlenmiştir. Yağ ilavesi sertlik,yoğunluk, çekme dayanımı, kopma uzaması, yırtılma dayanımı değerleriniazaltmakta; baskı altında kalıcı şekil değişikliği ve aşınmayı arttırmaktadır. Dolguilavesi ile sertlik, yoğunluk, baskı altında kalıcı şekil değişikliği artmakta; çekmedayanımı ve kopma uzaması azalmakta; aşınma değeri az miktarda etkilenmektedir.Yırtılma dayanımı değerlerinin kalsit ilavesi ile bir miktar azaldığı, silika ilavesi ilearttığı gözlenmiştir. Karışım morfolojileri inceleme sonuçları, kalsitin polimer ileetkileşime giremediği, ancak silika ile polimer arasında bir etkileşim olduğunugöstermektedir. Dolayısıyla, karışım içerisinde, kalsitin (maliyet azaltma amacıyla)dolgu olarak kullanılabileceği, silikanın ise güçlendirici madde olarakkullanılabileceği görülmüştür.Pişmiş karışım yerine kullanılacak olan TPE malzemeden beklenen özelliklerarasında; düşük sertlik, yoğunluk, baskı altında kalıcı şekil değişikliği, aşınma; veyüksek çekme dayanımı, yırtılma dayanımı yer almaktadır. Bu durumda; düşükoranda PP, yağ ilavesi ile dolgu maddesi olarak silikanın kullanımı doğru olacaktır.Anahtar Kelimeler: Termoplastik Elastomer, Stirenik Termoplastik Elastomer,Termoplastik Elastomer Karışımlar, Dolgu maddeleri, Mekanik Özellikler, FizikselÖzellikler.

Abstract:
Nowadays, use of thermoplastic elastomers in the applications ofthermoset rubbers is becoming widespread. Thermoplastic elastomers are definedas a family of rubber-like materials that, unlike conventional vulcanized rubber, canbe processed and recycled like thermoplastic materials. TPE?s have meltingtemperature (Tm), above which it becomes fluid and can be fabricated with theprocessing methods and equipments of thermoplastics. Therefore, the processscrap and used parts can be recycled.The aim of this study is to investigate the effects of the materials used in theformulation, on the properties of the TPE compound, intending the use ofthermoplastic elastomer instead of vulcanized rubber. First of all, compoundscontaining different amounts of oil and polypropylene (PP) were prepared, physicaland mechanicals tests were done with the compounds and the basic compound wasselected. In the next step, different type and amounts of filler was used in thecompounds to find out the effects on the materials properties. Silica and 3 types ofcalcite having different particle size were used. Twin-screw extruder was used toprepare the TPE compounds and then injection molded. The effects of filler type andamount on physical and mechanical properties of compounds were investigated.It was found that; the hardness, density, tear resistance and compression set valuesincreases, wear decreases, and tensile strength in perpendicular and paralleldirection are not significantly affected, as PP is added. Oil addition decreased thehardness, density, tensile strength, tear resistance, and increased the compressionset and wear values. Filler addition increased the hardness, density, compressionset, and decreased the tensile strength, elongation at break and affected the wearresistance slightly.The tear resistance decreased with calcite and increased with silica addition. Thecompound morphology showed that the calcite and polymer were not in goodinteraction, whereas silica and polymer had good interaction in between. Therefore,it was found that, calcite can be used as cost reducing filler and silica can be usedas reinforcing material in the compounds.The desired properties of TPE to be used instead of vulcanized rubber are, lowhardness, density, compression set, wear; and high tensile strength, tear strength.In this case; the usage of low amount of PP and oil together with silica as filler in theTPE is found to be reasonable.Keywords: Thermoplastic Elastomer, Styrenic Thermoplastic Elastomer,Thermoplastic Elastomer Compounds, Fillers, Mechanical Properties, PhysicalProperties.