Enjeksiyon kalıplamaya uygun dış elektrik alana duyarlı termoplastik elastomer geliştirilmesi
Development of external electric field sensitive thermoplastic elastomer suitable for injection molding
Yazar: ONUR ÇETİNKAYA
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER ; DR. ŞÜKRAN KATMER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Elastomerler, endüstride yaygın kullanım alanı bulunan ve doğal kauçuğa alternatif olarak tercih edilen zayıf moleküller arası bağlarla bir arada tutulan polimer malzemelerdir. Diğer malzemeler ile kıyaslandığında visko-elastik özellikler (hem viskozite hem de elastikiyet) gösteren elastomerler genellikle düşük Young modülüne (E) ve yüksek hasar gerilimine sahip polimerlerdir. Termoplastik elastomerler düşük Young modülüne sahip olması, kolay işlenebilirlik, darbe sönümleme ve elastiklik özellikleri dolayısıyla darbe sönümleyici malzemelerin hammaddesi olan doğal kauçuğa alternatif malzeme olarak ön plana çıkartmaktadır. Bu tez kapsamında mevcut ticari termoplastik elastomerlere katkı malzemeleri eklenerek dış elektrik alana duyarlı ve dış elektrik alan şiddetiyle darbe sönümleme kabiliyeti kontrol edilebilen polimerik malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada, farklı organik ve inorganik katkı maddeleri ile elektro-reolojik elastomer hazırlanarak darbe sönümleme özellikleri değerlendirilmiştir. Farklı boraks (Na2B4O7), zeolit ve karbon siyahı (KS) oranlarına sahip stiren-etilen-butilen-stiren (SEBS) termoplastik elastomeri kompaundları için her bir katkı maddesi ile farklı oranlarda karışımlar hazırlanmış ve hazırlanan bu elektro-reolojik TPE (ER-TPE) malzemelerin mikroyapıları, akış özellikleri, elektriksel özellikleri, DSC/TGA testleri ile saflığı, bozunma davranışı ve kimyasal kinetiği incelenmiştir. Numunelerin mikroskop görüntülemelerinde katkı malzemelerinin belirli oranlarda homojen karışım oluşturabildiği, homojen karışım elde edilen numunelerde elektriksel iletkenliğe olumlu yönde katkı sağladığı görülmüştür. Ergime akış indeksi test sonuçları, SEBS/boraks, SEBS/zeolit ve SEBS/KS kompaundlarının farklı sıcaklıklar altında akış özelliklerinin değişimini ve enjeksiyonla kalıplanabilirliğini ortaya koymuştur. Reoloji ölçümleri, KS katkısının sıcaklık ve elektrik alan altında malzemenin elastiklik modülünü (G') önemli ölçüde arttırdığı ve hazırlanan ER-TPE reçetelerinin ER aktivitesinin arttığını göstermiştir.

Abstract:
Elastomers are polymer materials held together by weak intermolecular bonds, which are widely used in industry and preferred as an alternative to natural rubber. Compared to other materials, elastomers that exhibit visco-elastic properties (both viscosity and elasticity) are generally polymers with low Young's modulus (E) and high failure stress. Thermoplastic elastomers stand out as an alternative material to natural rubber, which is the raw material of impact damping materials, due to their low Young's modulus, easy processability, impact damping and elasticity properties. Within the scope of this thesis, it is aimed to develop a polymeric material that is sensitive to the external electric field and whose impact damping ability can be controlled by the external electric field intensity by adding additives to existing commercial thermoplastic elastomers. In this study, electro-rheological elastomer was prepared with different organic and inorganic additives and its impact damping properties were evaluated. For styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) thermoplastic elastomer compounds with different borax (Na2B4O7), zeolite and carbon black (CB) ratios, mixtures were prepared with each additive in different ratios and this electro-rheological TPE (ER-TPE) was prepared. The microstructures, flow properties, electrical properties, purity, degradation behavior and chemical kinetics of the materials were examined with DSC/TGA tests. In microscope imaging of the samples, it was seen that the additive materials could form a homogeneous mixture in certain proportions and that they contributed positively to the electrical conductivity in the samples obtained from the homogeneous mixture. Melt flow index test results revealed the change in flow properties and injection moldability of SEBS/borax, SEBS/zeolite and SEBS/CB compounds under different temperatures. Rheology measurements showed that the KS additive significantly increased the elastic modulus (G') of the material under temperature and electric field and the ER activity of the prepared ER-TPE recipes increased.