Alev geciktirici özelliklere sahip biyobazlı termoplastik poliüretanların petrol esaslı termoplastik poliüretanlarla karşılaştırılması
Biobased thermoplastic polyurethanes with flame retardant properties in comparison with petroleum - based thermoplastic polyurethanes
Yazar: MELTEM BAŞBAY
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Termoplastik poliüretanlar, termoplastik elastomerler çatısı altında segmentli kopolimerler sınıfında yer alır. Sert ve yumuşak segmentlerden oluşur. İyi bilinen özellikleri, yüksek mekanik özellikler, mükemmel aşınma direnci, solventlere ve kimyasallara karşı dirençtir. Sert ve yumuşak segmentler, termoplastik poliüretanlara kolay işlenebilirlik, geri dönüştürülebilirlik, ve elastomerik davranış sağlar. Termoplastik poliüretanlar, polikondenzasyon polimerizasyonu ile üretilen lineer polimerlerdir ve genellikle reaktif ekstrüzyon yöntemi ile üretilirler. Termoplastik poliüretanlar, diizosiyanatların yüksek moleküler ağırlıklı polioller ve zincir uzatıcı olarak kullanılan düşük moleküler ağırlıklı dioller ile reaksiyonu sonucunda elde edilir. Termoplastik poliüretan üreticileri, nihai uygulamada istenen özellikleri elde etmek için bu tip polimerlere belirli özellikler verebilir; alev geciktiricilik, UV direnci, hidroliz direnci gibi. Alev geciktirici termoplastik poliüretanlar, termoplastik poliüretan üreticilerinin ana odak alanlarından biridir. Alev geciktirici özellik, termoplastik poliüretan matrise tek adımda reaktif ekstrüzyon işlemi sırasında veya katkı maddeleri ile iki aşamalı kompaund yöntemiyle verilebilir. Bu çalışmada alev geciktirici özellikli, petrol bazlı termoplastik poliüretan ile alev geciktirici özellikli biyo-bazlı termoplastik poliüretanlar karşılaştırılacaktır. Reaksiyonlar bir reaktif ekstrüderde gerçekleşecek ve polimerizasyon sırasında alev geciktirici eklenecektir. Biyo-bazlı termoplastik poliüretanlar iki farklı şekilde elde edilecektir. Birincisi, petrol bazlı poliol tipini biyobazlı poliol tipi ile değiştirmek olacaktır. İkincisi ise hem poliolü hem de zincir uzatıcı olan düşük molekül ağırlığına sahip diolü biyo-bazlı bir poliol ve biyo-bazlı düşük moleküler ağırlıklı bir diol ile değiştirilmek olacaktır. Son olarak, alev geciktirici özelliklere sahip petrol bazlı ve biyo-bazlı termoplastik poliüretanlar, mekanik özellikler, termal davranış, yanıcılık, sınırlayıcı oksijen indeksi değerleri, suda yaşlandırma, termal yaşlandırma, yağda yaşlandırma sonrası mekanik özellikler vb. açılardan karşılaştırılacaktır.

Abstract:
Thermoplastic polyurethanes are in the class of segmented copolymers under engineered thermoplastic elastomers class and consist of hard, soft segments. Their well-known characteristics are high mechanical properties, excellent abrasion resistance, resistance to solvents and chemicals. Hard and soft segments give thermoplastic polyurethanes easy processability, recyclability, and elastomeric behavior. Thermoplastic polyurethanes are produced with polycondensation polymerization, and generally with reactive extrusion method. Thermoplastic polyurethanes are obtained with the reaction of diisocyanates with high molecular weight polyols, and low molecular weight diols as a chain extender. Thermoplastic polyurethane manufacturers can give specific properties to this type of polymers to obtain desired characteristics of the final application; that is, flame retardancy, UV stability, hydrolysis resistance. Flame retardancy property can be given during one-shot reactive extrusion process or two-step compounding method with flame retardant additives. In this study, petroleum based thermoplastic polyurethane with flame retardant properties will be compared with bio-based thermoplastic polyurethanes with flame retardant properties. Reactions will take place in a reactive extruder and flame retardant will be introduced during polymerization. Bio-based thermoplastic polyurethanes will be obtained in two different ways. First, is changing the petroleum-based polyol type with a bio-based polyol type. Second, is changing both polyol and chain extender types with a bio-based polyol and a bio-based low molecular weight diol as a chain extender. In the end, petroleum-based and bio-based polymers with flame-retardant properties will be compared for mechanical properties, thermal behavior, flammability, limiting oxygen index values, and mechanical properties after water aging, thermal aging, oil aging.