Düşük poliaromatik hidrokarbon (PAH) içerikli işleme yağları ile lastik hamurları tasarımı
Design of rubber compounds by using low PAH content process oils
Yazar: MURAT ÖTER
Danışman: PROF. DR. VELİ DENİZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Aromatik yağların kanserojen olmasından dolayı lastik üreticileri aromatik yağlara alternetif düşük poliaromatik hidrokarbon (PAH) içerikli işleme yağlarını tercih etmektedirler. Avrupa Parlamentosu, Avrupa Kimyasal Ajansı kurulmasına yönelik olarak Kimyasalların Tescil Edilmesi, Değerlendirilmesi, Yetkilendirilmesi ve Yasaklanması (REACH) ile ilgili 18 Aralık 2006 tarihli konseyin, 1907/2006 sayılı tüzüğünde; IP346 yöntemine göre %3'den fazla PAH içerikli aromatik yağların kullanımı 1 Ocak 2010 tarihinden itibaren yasaklanmıştır. İşleme yağı üreticileri lastik hamurlarında aromatik yağın yerine alternatif olarak kullanılabilecek TDAE, MES ve Naftenik yağlar gibi çevre dostu işleme yağlarını önermektedirler. Büyük şirketler lastik reçetelerinde gerekli olan uyarlamalarını gizlilik kapsamında yapmaktadır. Yeni İşleme yağları ile ilgili literatürde kısıtlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada altı farklı yeni işleme yağının ve standart aromatik yağın performanslarının farklı tip kauçuk içerikli lastik hamurlarında karşılaştırılması amaçlanmıştır. TDAE, MES ve Naftenik bazlı altı farklı yeni işleme yağı ve aromatik yağ (DAE) doğal kauçuk (NR), doğal ve sentetik kauçuk karışımı (NR/SBR), sentetik kauçuk (SBR), bromobütil ve doğal kauçuk karışımı (BIIR/NR), etilen propilen dien kauçuk (EPDM) ve akrilonitri kauçuk (NBR) bazlı lastik hamurlarında kullanılarak 42 farklı lastik hamuru hazırlanmıştır. Çiğ hamurun pişme karakteristiği ve pişmiş lastiklerin fiziko mekanik özellikleri ölçülmüş ve aromatik yağ içerikli lastik hamurunun özellikleri ile karşılaştırılmıştır.NR bazlı lastik reçetelerinde DAE referans işleme yağının reolojik ve fiziko-mekanik özelliklerine en yakın NAP-1 işleme yağında elde edilmiştir. SBR bazlı lastik reçetelerinde ise MES-1 ve TDAE-1 işleme yağlarının performansının aromatik yağa yakın olduğu görülmüştür. NR/SBR ve BIIR/NR bazlı lastik reçetelerinde TDEA-1 işleme yağı DAE yakın özellikte performans göstermiştir. EPDM bazlı lastik reçetesinde MES-1 işleme yağı aromatik yağın sağladığı özelliklere yakındır. NBR bazlı reçetelerinde ise bütün deneme yağları DAE ile benzer özellikleri göstermiştir. Genel olarak tüm lastik reçetelerinde küçük uyarlamalar yaparak benzer reolojik ve fiziko mekanik özelliklere sahip lastik hamurlarının hazırlanmasının mümkün olduğu söylenebilir.Bu çalışma küçük lastik üreticilerine aromatik yağın alternatifi olabilecek yeni işleme yağlarının seçimi ve lastik reçetelerinde yapılabilecek uyarlamalar konusunda yönlendirecek önemli bilgiler sağlayacaktır.

Abstract:
Highly aromatic oils due to carcinogenic potential are being replaced with alternative eco-friendly low poly aromatic hydrocarbon (PAH) content process oils by rubber producers. According to The European Parliament and of the Council Regulation Concerning the REACH (EC 18/09/2006), highly aromatic oils including PAH were banned as of 1 st January 2010. The PAH limits in the process oil must be less than 3% by mass as measured by IP346 method. Rubber process oils manufacturers have offered some alternative eco-friendly low PAH content process oils such as TDAE, MES and Naphthenic oils for the replacement of aromatic oils in rubber compounds. The big companies have realized the required recipe modifications as confidentially. There have been very limited studies on new process oils in literature. In this study, to compare the performance of new six eco-friendly oils and standard aromatic oil in different types of rubber compounds was aimed. 42 different compounds were prepared by using aromatic oil and six new oils in various receipts such as NR, NR/SBR blend, SBR and BIIR/NR blend based rubber compounds. Cure characteristics of green compounds and physico-mechanical properties of the vulcanizates were measured and compared with results of the compounds containing aromatic oil.NAP-1 process oil is the closest reological ve mechanical properties of compound made with DAE in the NR base compounds. The properties and performance of MES-1 and TDAE-1 process oils is better than DAE referance process oil in the SBR base compound. In the NR/SBR and BIIR/NR base compounds, the reological and mechanical properties of compound made with TDAE-1 process oil is the closest the properties of DAE. MES-1 process oil show as the some reological and mechanical properties as DAE in the EPDM base compound. In the NBR base compounds, the all process oil in using for experiment show as the similar reological and mechanical properties as DAE process oil. Further studies, mechanical and reological properties of new process oils can be compare with aromatic oil to make some required recipe modifications.Moreover, this study will provide valuable data for small producers to be aware of if any small formulation adjustments are needed in order to match the performance previously obtained by aromatic plasticizers and about their possible preferences.