EPDM elastomerlerinin gerilme durulma davranışlarını kontrol eden parametrelerin belirlenmesi
Identification of the factors controlling the relaxation behavior of EPDM elastomers
Yazar: SEVRİYE CANAN CENGİZ
Danışman: PROF. DR. MURAT ŞEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elastomerler = Elastomers ; Etilen propilen terpolimer = Ethylene propylene terpolymer ; Kauçuk = Rubber

Özet:
Bu çalışmanın temel amacı dinamik uygulamalar için yeni nesil EPDM elastomerler kullanılarak yüksek sıcaklıklara karşı performansın arttırılması ve bu EPDM elastomerlere katkı maddelerinin etkisinin aydınlatılmasıdır. Bu amaçla geleneksel EPDM (EPDM-0) ve yeni nesil EPDM (EPDM-A) olarak adlandırılan yüksek molekül ağırlığı ve dar molekül ağırlığı dağılımına sahip yeni  nesil EPDM'ler kullanılarak doğal kauçuk (NR60) ile karşılaştırılmıştır. Yeni nesil EPDM'lerin yağ etkisini karşılaştırmak amacı ile EPDM-A,EPDM-A5 (5 phr), EPDM-A10(10 phr), EPDM-A20(20 phr), EPDM-A30 (30 phr) elastomerleri hazırlanmıştır. Kükürt oranının etkisini incelemek için EPDM-AHS yüksek oranda kükürt içeren ve EPDM-ALS yani düşük oranda kükürt içeren karışımlar hazırlanmış ve karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında öncelikle hazırlanan elastomerlerin  evrensel test cihazıyla kopmadaki uzama ve kopma dayanımları tayin edilmiştir. %100 uzamadaki modül sonuçları incelendiğinde 1,88 MPa ile EPDM-A elastomerinin EPDM-0 ve doğal kauçuktsn hazırlanan NR60 elastomerine göre mekanik özelliklerinin daha iyi olduğu görülmüştür. Tezin ikinci aşamasında sıcaklık taramalı gerilme durulma (TSSR) cihazı ile durulma özellikleri incelenmiştir. TSSR sonuçları değerlendirildiğinde moleküler ağırlık dağılımına bağlı olarak izotermal gevşeme özelliklerinde değişiklikler meydana gelmiştir. Yeni nesil EPDM'lerde yağ içeriği arttıkça %50 gerdirmek için gerekli olan kuvvetin azaldığı izotermal gevşeme oranının da düştüğü görülmüştür. İzotermal olmayan sıcaklık taramalı gerilme durulma deney sonuçları değerlendirildiğinde sıcaklığın artmasıyla gerilim bölgesinde ikinci bir eğri oluşmuş ve bu eğri malzemenin kristallenmesi ile ilişkilendirerek tavlama deneyleri yapılmıştır.  Yapılan tavlamaların sonucunda tavlama sayısı arttıkça servis sıcaklığında artış gözlemlenmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında evrensel test cihazı kullanılarak sıkıştırma testleri yapılmış, doğal kauçuk ve EPDM elastomerlerin sönümleme özelliklerine bakılmıştır. Sıkıştırma testleri sonucu incelendiğinde EPDM-0 ve NR60 örneklerindeki %10 oranında sıkıştırılması durumunda absorblanan enerji değeri 23 mJ/cm3 değeriyle birbirine çok yakın kalırken EPDM-A'nın %10 basmadaki absorblanan enerji değeri 19 mJ/cm3 olarak EPDM-0 ve NR60'ın absorblanan enerji değerinin altında kalmıştır. Bu sonuçlar EPDM-A'nın dar moleküler ağırlık dağılımına ve yüksek çapraz bağ yoğunluğuna sahip olması ile ilişkilendirilmiştir. Tüm bu yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde yeni nesil EPDM'lerin (EPDM-A) mekanik özellikleri artış göstererek dinamik uygulamalarda etkin şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract:
The main objective of this study is to increase performance against high temperatures using new generation EPDM elastomers for dynamic applications and to clarify the effect of additives to EPDM elastomers. For this purpose, it was compared with natural rubber (NR60) using the new generation EPDMs with high molecular weight and narrow molecular weight distribution, called traditional EPDM (EPDM-0) and new generation EPDM (EPDM-A). EPDM-A, EPDM-A5 (5 phr), EPDM-A10 (10 phr), EPDM-A20 (20 phr), EPDM-A30 (30 phr) elastomers were prepared to compare the oil effect of new generation EPDMs. To investigate the effect of the sulfur content, EPDM-AHS with high sulfur content and EPDM-ALS low-sulfur content were prepared and compared. In the scope of the thesis, elongation at break and breaking strength were determined by the universal test device. When the results of 100% elongation were examined, it was observed that the mechanical properties of EPDM-A elastomer (1,88 MPa) were better than NR60 (prepared from natural rubber) and EPDM-0. In the second stage of the thesis, the stress properties were investigated with TSSR instrument. When TSSR results were evaluated, changes in isothermal relaxation properties occurred due to molecular weight distribution. In the new generation of EPDMs, it was observed that the force required to stretch 50% and the isothermal relaxation rate decreased as the oil content increased. When the results of the non-isothermal temperature scanning stress relaxation experiment were evaluated, a second curve was formed in the tension zone with the increase of temperature and annealing tests were performed by associating this curve with the crystallization of the material. As a result of the annealing, the service temperature increased as the number of annealing increased. In the final phase of the thesis, damping properties of natural rubber and EPDM elastomers were investigated by using universal test device. When the compression tests were examined, the energy value absorbed at EPDM-0 was determined as 23 mJ / cm3 and the energy absorbed at 10% pressure was found to be 19 mJ / cm3 in EPDM-A. These results are associated with the narrow molecular weight distribution of EPDM-A and the high cross-link density. When all these studies are evaluated, it is seen that the new generation EPDM-A will be effective in dynamic applications by increasing the mechanical properties.