Doğal kauçuklarda çapraz bağ yoğunluğunun statik ve dinamik özellikler üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of crosslink density on staticand dynamic properties in natural rubbers
Yazar: BÜŞRA ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. SERPİL KORAL KOÇ
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Doğal kauçuk = Natural rubber ; Polimerler = Polymers ; Vulkanizasyon = Vulcanization ; Çapraz bağ yoğunluğu = Crosslink density

Özet:
Bu tez kapsamında doğal kauçuk (NR) esaslı parçalarda vulkanizasyon pişirici sistemlerinden biri seçilerek, pişirici oranlarının çapraz bağ yoğunluğuna ve dolayısı ile parçanın statik ve dinamik özelliklere etkisi üzerine çalışılmıştır. Malzeme geliştirme çalışmaları için öncelikle NR kauçuk esaslı reçete formülasyonları tasarlanmıştır. Bu tasarımda kükürtlü pişirici sistemi kullanılarak başlangıçta etkili sistem, yarı etkili sistem ve konvansiyonel sistem olmak üzere 3 farklı reçete çalışması yapılmıştır. Çalışmaya Semi-EV sistem ile devam edilirken sıcaklığın, vulkanizasyon üzerindeki etkisini incelemek amacıyla bir kauçuk reçetesi 140°C, 150°, C, 160°C ve 170°C olmak üzere farklı sıcaklıklarda üretilmiştir. Vulkanizasyonun 160 °C 'de optimum seviyede olduğu kabul edilerek elde edilen numunelerde, çapraz bağ oluşumu ve yoğunluğunun tespiti için şişme (swelling) deneyi yapılmıştır. Swelling deneyi ile elde edilen veriler Flory Rehner denklemi kullanılarak, kauçukların çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmıştır. 

NR karışımlarının vulkanizasyon özelliklerinin belirlenmesi için reometre testi yapılmıştır. Dinamik özelliklerin belirlenmesi için 13 mm çapında ve 6 mm kalınlığında test butonları, mekanik özelliklerin belirlenmesi için 2 mm kalınlığında standart test plakaları hazırlanmıştır. Test plakalarından; yoğunluk, sertlik, çekme mukavemeti ve kopma uzaması, yırtılma kuvveti testi yapılmıştır. Test butonlarından, dinamik ve statik sertlik ölçümleri alınmıştır. Deney ve test numuneleri incelendiğinde ilk üç deneme karışımından göstermiş olduğu iyi mekanik özelliklerinden dolayı semi-EV sistem ile reçete tasarımlarına devam edilmesi gerektiği tespit edilmiştir. Diğer kauçuk karışımlarında 160°C'de TBzTD, MBTS, TMTD, MBT ve CBS hızlandırıcıların farklı oranlarda kullanılmasıyla statik ve dinamik özellikleri incelenmiştir. Mekanik özellikler ve dinamik özelliklerden çıkan sonuçlara göre optimum sonuçları veren karışım NR 8 karışımı olmuştur.

Abstract:
In this thesis, natural rubber (NR) based parts, one of the vulcanization curing systems was chosen and the effect of the curing ratios on the crosslink density and therefore on the static and dynamic properties of the part has been studied. Primarily, NR rubber based recipe formulations were designed for material development. In this design, 3 different recipe studies were carried out using the sulfur curing system such as effective system, semi-effective system and conventional system. A rubber recipe was produced at different temperatures as 140°C, 150°C, 160°C and 170°C in order to examine the effect of temperature on vulcanization while it is continuing the study with the Semi-EV system. The swelling test was carried out to determine the crosslink formation and density on the samples obtained by assuming that the vulcanization was at an optimum level at 160 °C.
The crosslink density of rubbers was calculated by using the Flory Rehner equation obtained from the swelling experiment.

Rheometer test was performed to determine the curing properties of NR mixtures. Test buttons with a diameter of 13 mm and a thickness of 6 mm were prepared for the determination of dynamic properties, and standard test plates with a thickness of 2 mm were prepared for the determination of mechanical properties. Density, hardness, tensile strength and elongation at break, tear strength tests were conducted to determine mechanical properties from test plates. Dynamic and static hardness measurements were taken from the test buttons. When the test and test samples were examined, it was determined that recipe designs should be continued with the semi-EV system due to the good mechanical properties from showed from the first three trial mixtures. Static and dynamic properties of other rubber mixtures were investigated by using TBzTD, MBTS, TMTD, MBT and CBS accelerators at different rates at 160°C. It has been determined that the mixture that gave the best optimum result for the results obtained from the mechanical properties and dynamic properties was the NR 8 compound.