Genişleyebilen polistiren malzemelere nano partikül takviyesi ile yanmazlık özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of nonflammability properties with nano particle supplement to expandable polystyrene materials
Yazar: NİHAYET KOÇYİĞİT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECATİ YALÇIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Alev geciktirici = Flame delayer ; Grafitler = Graphites ; Kalsit = Calcite ; Kesikli reaktörler = Batch reactors ; Kil = Clay ; Perlit = Perlite ; Süspansiyon polimerleşmesi = Suspension polymerization

Özet:
Dünyada ve ülkemizde her yıl çeşitli nedenlerle konut ve işyerlerinde çıkan yangınlarda çok sayıda can ve mal kaybı yaşanmaktadır. Son yıllarda ülkemizde kentsel dönüşümle birlikte yüksek bina sayısının artması ve bunlarda yangına karşı gerekli önlemlerin alınmaması nedeniyle yangın çıkması halinde yaşanabilecek can ve mal kaybı riski oldukça yüksektir. Bu riskleri en aza indirmek, insanların, eşyaların ve tarihi eserlerin daha az zarar görmesini sağlamak için izolasyon malzemesi olarak kullanılan genişleyebilen polistirenin alev geciktirici özelliği geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu nedenle, üretim aşamasında EPS'e alev geciktirici kimyasallar ekleyerek yangının başlaması tamammen durdurulmaya veya yangın başlama süreci uzatılmaya çalışılmış fakat %100 başarı sağlanamamıştır. Bu çalışmada, alev geciktiricilinin yanısıra kil, kalsit, grafit ve perlit inorganik nanopartikülleri ilave edilerek üretilen EPS nanokompozit köpüklerin yanmazlık özellikleri daha üst seviyeye getirilmeye çalışılmıştır. Bu konuda yapılan çalışmalar iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde EPS üretimi için bir kesikli reaktör tasarlanmış ve imal edilmiş, ikinci bölümde ise reaktörde süspansiyon polimerizasyonu ile %1, %3, %5 oranlarında inorganik nanoparçacıklarla güçlendirilmiş EPS nanokompozit boncuklar üretilmiştir. EPS boncukları, ön şişirme, eskitme, kalıplama, yeniden yaşlandırma ve kesme gibi bir dizi işlemle bloklar haline getirilmiştir.  Bloklardan alınan numunelere belirli standartlara göre ısıl analiz, yanmazlık testleri ile çekme ve eğilme mekanik testleri uygulanmıştır. Analiz sonuçlarına göre, inorganik nanoparçacık takviyesinin EPS nanokompozit köpüğün yanmazlık özelliklerini iyileştirdiği, ayrıca numunelerin ısıl kararlılıkları artarken mekanik özelliklerinin azaldığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Every year in the world and in our country, many lives and property are lost in fires in residences and workplaces for various reasons. In recent years, the risk of loss of life and property in case of fire is quite high due to the increase in the number of high-rise buildings with urban transformation in our country and the lack of necessary precautions against fire. In order to minimize these risks and to cause less damage to people, goods and historical artifacts, the flame retardant property of expandable polystyrene (EPS), which is used as an insulation material, has been tried to be developed. For this reason, it was tried to stop the fire completely or to extend the fire start time by adding flame retardant chemicals to the EPS during the production phase, but 100% success was not achieved. In this study, besides the flame retardant properties, the flame retardant properties of EPS nanocomposite foams produced with the addition of clay, calcite, graphite and perlite inorganic nanoparticles were tried to be brought to a higher level. Studies on this subject consist of two parts. In the first section, a batch reactor was designed and manufactured for EPS production, and in the second section, EPS nanocomposite beads reinforced with 1%, 3%, 5% inorganic nanoparticles were produced by suspension polymerization. EPS beads are formed in blocks by a series of processes such as pre-blowing, aging, moulding, regrinding and cutting. Thermal analysis, flammability tests, tensile and bending mechanical tests were applied to the samples taken from the blocks according to certain standards. According to the analysis results, it was observed that inorganic nanoparticle reinforcement improved the flammability properties of EPS nanocomposite foam, while decreasing its mechanical properties, it increased the thermal stability of the samples.