Uçucu kül içeren poliüretan kaplamaların hazırlanması mekanik, ısıl ve yanma özelliklerinin belirlenmesi
Preparation of polyurethane coatings containing fly ash and determination of their mechanical, thermal and flammability properties
Yazar: HİLAL GÜNDÜZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ARİF KAYA
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Üretan kaplamaları olarak anılan poliüretan yüzey kaplamaları, düşük sıcaklıklarda kürleşebilen, yüksek performansa sahip, yüksek elastik özellikli ve mükemmel aşınma dirençli, ayrıca hava koşullarına dayanıklı kaplamalardır.

Poliüretanlar, segmentli kimyasal yapılarından dolayı değişik mekanik özelliklerde ve elastomerik filmlerden süngere kadar farklı formlarda hazırlanabilmelerinden dolayı çok geniş kullanım alanına sahiplerdir. Ayakkabılardan kaplamalara, mobilya döşemelerinde kullanılan esnek köpükten duvar ve çatı yalıtımında kullanılan sert köpüğe, yapıştırıcılardan otomobil iç aksamına, zeminde kullanılan elastomerlerden deri sızdırmazlık malzemelerine kadar geniş bir kullanım alanı aralığına sahiptir.

Polimerik kaplamalarda yer alan dolgular kullanım miktarlarına ve tiplerine bağlı olarak taşıdıkları özellikleri polimer matrisine de taşırlar. Kömür gibi katı yakıt olarak kullanılan termik santrallerde atık olarak ortaya çıkan uçucu küllerin polimerik kaplamalarda dolgu olarak kullanımı, uçucu küllerin taşıdığı özellikler sebebiyle oldukça umut vadeden bir uygulama alanıdır. Uçucu küller, gözeneklilik, hafiflik,  düşük maliyet ve yüksek mukavemet gibi olumlu özellikleri, farklı katkı ve kompozit uygulamaları için uygun malzemeler haline getirmektedir. Atıkların bu şekilde değerlendirilmesi, depolama sorununu büyük ölçüde kaldıracağı gibi, çevresel sorunları bertaraf edecek, özellikle kısıtlı diğer doğal hammaddelerden tasarruf edilmesini sağlayacak, bunların da ötesinde nitelik ve nicelik açısından daha üstün ürünler elde edilebilecektir. 

Çalışmada çeşitli izosiyanat ve diol kombinasyonları ile çeşitli poliüretan kaplamaları hazırlandı. Elde edilen bu poliüretan esaslı kaplamalara mekanik karıştırma yöntemiyle toplam kütleye ağırlıkça % 2,5, % 5, % 10 ve % 15 oranlarında uçucu kül ilave edildi. Uçucu kül ilave edilen poliüretan kaplama malzemelerinin mekanik özellikleri, ısıl ve yanma davranışları üzerine etkileri incelendi ve katkısız poliüretan kaplamalar ile karşılaştırması yapıldı. Yapılan karakterizasyon, mekanik ve termal analiz sonucunda uçucu kül ilave edilmesi ile poliüretan kaplamaların mekanik dayanım özelliklerinin zayıfladığı, fakat yanma özelliklerinin iyileştiği gözlemlendi.

Abstract:
Polyurethane surface coatings, which are referred to as urethane coatings, are high-performance, high-elasticity, excellent abrasion-resistant and weather-resistant coatings that cure at low temperatures.

Polyurethanes are widely used because of their different mechanical properties due to their segmented chemical structure and because they can be prepared in different forms from elastomeric films to sponges. Flexible foam walls used in footwear, furniture upholstery, and hard foam used in roof insulation, have a wide range of applications, from adhesives to automobile interior parts, from elastomers used in the flooring to leather sealants.

Depending on the amounts and types of fillers present in the polymeric coatings, they also carry their properties to the polymer matrix. Fly ash is a combustion waste  consisted of fine particles produced by thermal power plants used coal. Usage of fly ash as a filler in polymeric coatings as is very promising due to the excellent properties such as sphericity, porosity, light weight, low cost and high strength make it an affordable material for different applications. Because of these properties, fly ash particles can be used as special additives and fillers. Such evaluation of wastes can overcome the problem of storage and will make to avoid environmental problems, especially to save other limited natural raw materials, and to obtain better products in terms of quality and quantity. 

Different polyurethane combinations were prepared with using various isocyanate and diol combinations. To polyurethane coatings, fly ash was added by 2.5%, 5%, 10% and 15% by weight of the total mass by mechanical mixing method. The effects of fly ash amount on the polyurethane coatings upon mechanical properties, thermal and combustion behavior of polyurethane coating materials were investigated and compared with neat polyurethane coating. With addition of fly ash it was observed that the mechanical properties of the polyurethane coatings were get weakened while flammability properties were improved.