Bio-kökenli etilen-propilen-dien kauçuğu kullanılarak nitrozamin içermeyen kauçuk karışımlarının geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of nitrosamine-free rubber compounds using bio-based ethylene-propylene-diene rubber
Yazar: SEMİH ŞAŞMAZ
Danışman: PROF. DR. MACİD NURBAŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elastomerler = Elastomers ; Etilen propilen dien kauçuğu = Ethylene propylene mold rubber ; N-nitrozamin = N-nitrosamine ; Vulkanize kauçuk = Vulcanized rubber ; Yenilenebilir kaynak = Renewable resource

Özet:
Tez kapsamında, yenilenebilir kaynaklardan biri olan şeker kamışından üretilmiş olan etanol ile sentezlenen etilen-propilen-dien (EPDM) elastomeri kullanılarak nitrozamin içermeyen/oluşturmayan kauçuk karışım formülasyonu geliştirme ve karakterizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Karışımlar laboratuvar ortamında açık karıştırıcı kullanılarak hazırlanmış ve vulkanizatlar uygun kalıplar ve karışımların reolojik özellikleri göz önünde bulundurularak vulkanize edilmiştir. Karışımların reolojik özellikleri hareketli kafalı reometre, viskozimetre ve kauçuk proses analizi cihazları kullanılarak; fiziksel ve mekanik özellikleri çekme test cihazı, sertlik cihazı, dönen silindirik tambur aşınma cihazı kullanılarak karakterize edilmiştir. Yaşlandırma süreçleri için de etüv cihazı ile dizel ve etilen-glikol/su sıvıları kullanılmıştır. İlk aşamada petrol kökenli ve yenilenebilir kaynak kökenli etanol ile sentezlenen EPDM elastomerinin kullanıldığı karışımlar laboratuvar ortamında hazırlanmış olup reolojik, fiziksel, mekaniksel ve yaşlandırma sonrası özelliklerin karşılaştırılması yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda iki kaynaktan elde edilen etanolün özelliklerinin vulkanizatların özelliklerini değiştirmediği ve yenilenebilir kaynak kökenli EPDM elastomerinin karışımlarda performans kaybı olmadan kullanılabildiği raporlanmıştır. Bir sonraki aşamada farklı yüzey alanlarına sahip karbon siyahlarının türünün ve miktarının karışımların özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiş ve karışım özelliklerinin karbon siyahının türüne ve miktarına kesin bir şekilde bağlı olduğu ortaya konulmuştur. Bir diğer aşamada çöktürülmüş silika, kaolin ve talk beyaz dolgularının karışım özelliklerine ve yaşlanma performansına etkileri incelenmiştir. Silikanın diğer beyaz dolgulara kıyasla karışım özelliklerine daha fazla etki ettiği görülmüştür. Son aşamada ise vulkanizasyon sistemi üzerine çalışma yapılmış olup, karışımlar özelliklerinin çinko dialkil ditiofosfat (ZBOP), 2-merkaptobenzotiazol ve kükürte bağlı olarak değişimi analiz edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, nitrosamine-free/non-forming rubber compound formulation development and characterization studies were carried out by using ethylene-propylene-diene (EPDM) elastomer synthesized with ethanol produced from one of the renewable resources, sugar cane. The compounds were prepared using an open mill mixer in the laboratory and the vulcanizates were vulcanized by using suitable molds considering the rheological properties of the compounds. The rheological properties of the compounds were determined by using moving die rheometer, viscometer and rubber process analysis devices. The physical and mechanical properties were characterized using universal tensile tester, a hardness tester, and a rotating cylindrical drum abrasion device. For the aging processes, diesel and ethylene-glycol/water liquids were used with an oven. In the first stage, compounds using EPDM elastomer synthesized with petroleum-based and renewable source-based ethanol were prepared in the laboratory and the rheological, physical, mechanical, and post-aging properties were compared. As a result of the studies, it has been reported that the properties of ethanol obtained from two sources do not change the properties of vulcanizates and that EPDM elastomer from renewable sources can be used in compounds without loss of performance. In the next step, the effects of the type and amount of carbon blacks with different surface areas on the properties of the compounds were investigated and it was revealed that the compound properties were strictly dependent on the type and amount of carbon black. In another step, the effects of precipitated silica, kaolin and talc white fillers on compound properties and aging performance were investigated. It was observed that silica has a greater effect on the compound properties compared to other white fillers. At the last stage, a study was carried out on the vulcanization system and the changes in the properties of the compounds depending on zinc dialkyl dithiophosphate (ZBOP), 2-mercaptobenzothiazole and sulfur were analyzed.