Mezo gözenekli silisyum dioksit (SiO2) katkılı etilen propilen dien monomer (EPDM) kauçukların özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of mesoporous silicon dioxide (SiO2) filled ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber
Yazar: MEHMET CAN BİNGÖL
Danışman: DOÇ. DR. SALİH HAKAN YETGİN
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, mezo gözenekli silisyum dioksit (SiO2) katkı malzemesinin etilen propilen dien monomer (EPDM) kauçuğunun reolojik, termal, elektriksel ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. EPDM hamuru ve  5, 11 ve 22 phr (per hundred of rubber) oranlarında mezo gözenekli SiO2 nano partikülleri, üretim reçetelerine uygun olarak 1.5 lt'lik laboratuvar tipi mini banbury ile açık mil kullanılarak hazırlanmıştır. Sonrasında, preste 180 oC'de 20 veya 40 dakika boyunca vulkanize edilerek test plakaları elde edilmiştir. Pres öncesi hareketli kalıp reometresi (MDR) ve Mooney viskozite testleri ile EPDM kauçuğun reolojik ve akışkanlık özellikleri incelenmiştir. Vulkanizasyon sonrası özelliklerin belirlenmesi için çekme testi ve kalıcı deformasyon testi, fiziksel özelliklerin belirlenmesi için yoğunluk ve Shore A sertlik testleri, EPDM kauçuğunda mevcut olan katkıların dağılımı için ise dispersiyon analizi yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda, mezo gözenekli SiO2 katkılı EPDM kauçuk numunelerinin, katkı içermeyen EPDM kauçuğu numunelerine oranla mooney viskozite değerlerinde ve optimum pişme sürelerinde (T90) artış,  pişme hız indeksi (CRI), pişme genliği (CE) ve maksimum tork (MH) değerlerinde azalış gözlemlenmiştir. Katkı miktarının artmasıyla numunelerin sertlik değerlerinde bir miktar artış gerçekleşmiş ve sertlik değerleri 58-63 Shore A arasında tespit edilmiştir. Yoğunluk değerleri ve kül miktarları, mezo gözenekli SiO2 katkı miktarı artışıyla oranlı şekilde artmış ve EPDM kauçuğuna oranla EPDM/22MSiO2 kauçuk numunesinde %4,1 yoğunluk artışı ile %135 kül miktarı artışı tespit edilmiştir. EPDM kauçuğuna kıyasla, mezo gözenekli SiO2 katkısı ile kopma mukavemeti ve çekme modülü (M100, M200, M300)  değerlerinde önce artış daha sonra azalış, kopma uzaması değerlerinde ise önce azalış daha sonra artış gerçekleşmiştir. Kopma mukavemeti değerlerinde %3,8 artış ve %35,4 azalış gözlemlenmiş ve %497-%655 aralığında kopma uzaması değerleri tespit edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this study is to find out how mesoporous silicon dioxide (SiO2) affects the mechanical, thermal, electrical and rheological properties of EPDM rubber. Using 1.5 lt of laboratory-type mini banbury and open shafts, the SiO2 particles at 5, 11, and 22 phr (per hundred of rubber) ratios were prepared, following production prescriptions. Subsequently, test plates were obtained by vulcanizing at 180° for 20 or 40 minutes. The rheological and fluidity properties of the EPDM rubber were studied with pre-press motion mold rheometry (MDR) and Mooney viscosity tests. There were tensile tests and permanent deformation tests to determine post-vulcanization properties, density and Shore A hardness tests to determine physical characteristics, and dispersion analysis for the distribution of additives existing in EPDM rubber. It was found that the mooney viscosity values and optimal cure times (T90) increased, but the curing rate index (CRI), cure extent (CE), and maximum torque (MH) decreased compared to EPDM rubber samples that had no additives added. Increasing the amount of additives led to a slight increase in the samples' hardness values, which ranged from 58 to 63 Shore A. As the amount of mesoporous SiO2 increased, so did the density and ash content. In EPDM/22MSiO2 rubber samples, the ash content increased by 135% and the density also increased by 4.1% compared to EPDM rubber samples. When mesoporous SiO2 was added to EPDM rubber, the breaking strength and tensile module values (M100, M200, and M300) increased and then decreased, and the breaking elongation values decreased and then increased. An increase of 3.8% and a decrease of 35.4% in breaking strength values were observed, and breaking elongation values ranging from 497% to 655% were detected.