Floroelastomer (FKM) esaslı kauçuk hamurlarında arayüzey etkileşiminin geliştirilmesi
Enhancing interfacial adhesion of fluoroelastomer (FKM) based rubber compounds
Yazar: TUĞBA AKYILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Floroelastomerler (FKM), yüksek sıcaklıklarda sürekli performans gösterebilme, değişken atmosferik koşullara, yağ ve yakıta karşı mükemmel dayanım gibi üstün perfomans özellikleri sayesinde uzay ve havacılık, otomotiv, sızdırmazlık elemanları gibi birçok uygulamada tercih edilmektedirler. Yüksek fiyatları nedeniyle FKM'nin diğer kauçuklar ile birlikte kullanımı tercih edilmektedir. Silikon kauçuğun FKM ile yakın sıcaklık performası gösterdiği için birlikte kullanılmaktadır ancak, silikon kauçuk ile FKM'nin uyumsuz olması perfomans kayıplarına yol açmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, FKM ile silikon kauçuğun arayüzey etkileşimi geliştirilerek katmanlı yapışma veriminin arttırılması üzerine çalışmıştır. Bu amaçla seçilen dolgu maddesi, düşük boy/en oranı sahip, iki kauçuk faz arasında örgü görevi görmesi beklenen ve doğal bir mineral olan, vollastonittir. Tezin ilk aşamasında, FKM ile yapışma performansı değerlendirilecek olan vollastonit ve epoksi vollastonit dolgularının kullanıldığı temel silikon hamurları (yapışma zemini) hazırlanmıştır. İkinci aşamada FKM için pişirici sistemlerin yapışma üzerine etkisi incelenmiştir. Üçüncü aşamada, farklı miktar ve oranlarda asit alıcıların kullanılmasıyla, FKM hamurlarının pişme hızları yapışmanın gerçekleştiği silikon hamuruna daha da yaklaştırılmıştır. Dördüncü ve son aşamada ise, FKM hamurlarına da farklı tip ve oranlarda vollastonit ilave edilerek arayüzey yapışması geliştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, benzer pişme davranışı gösteren ve vollastonit içeren hamurların arayüzey etkileşimini arttırdığı tespit edilmiştir. Çalışılan silikon kauçuk ve FKM hamurlarında, iki yüzey arasındaki yapışma performansının yüzey enerjilerinden yola çıkılarak teorik yaklaşımla tahmin edilmesinin mümkün olduğu, bu yaklaşımla elde edilen bulguların, gerçek yapışma testleri ile uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Fluoroelastomers (FKMs) are widely used in nuclear energy plants, aviation, automotive and chemical industries thanks to their extremely high continuous service temperatures, resistance to variable weathering conditions and excellent resistance to petroleum-based hydrocarbons. However, very high price of FKMs is an important limitation for their use. They are usually preferred to use as inner-liner in rubber composites, particularly with silicone rubber. Poor interfacial adhesion of silicone rubber and FKM causes insufficient mechanical performance of their composites. To improve interfacial adhesion between these two rubbers has been drawing attention on developing low cost-high performance materials in automotive industry. In this study, it was aimed to improve interfacial adhesion between FKM and silicone rubber in their layered structures. Wollastonite, which is a natural mineral filler and has a very low aspect ratio, was evaluated as an adhesion enhancer for FKM/silicone composites. In the first part of the study, basic silicone compounds were prepared by using wollastonite. Then, alternative curing systems for FKM was studied. In the third part of the study, curing rates of both FKM and silicone compounds were made closer by adjusting acid receptors in FKM compound compositions. As the last step, various type and amounts of wollastonite were incorporated into FKM compounds further improvement in FKM-silicone interfacial adhesion. Furthermore, surface energies of the two rubber phases and theoretical thermodynamic work of adhesion approach were found to give good correlation with actual T-peel adhesion performance for FKM/Silicone composites.