Fonksiyonel hibrit nanoparçacıklar ile takviye edilmiş doğal kauçuk harmanlarının geliştirilmesi
Development of natural rubber compound reinforced with functional hybrid nanoparticle
Yazar: NAZLI YAZICI
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Doğal kauçuk = Natural rubber

Özet:
Bu çalışmanın amacı; maliyetli, zaman alıcı ve toksik olması nedeniyle çevre kirliliğine neden olan RFL daldırma prosesine alternatif, tamamıyla çevre dostu olan ve polimerik kordların kauçuk matrise yapışmasını artırma potansiyeli olan yeni nesil bir malzeme geliştirmektir. Bu noktadan hareketle, ısıl kararlılığı ve takviye edici elyafa yapışma özelliği arttırılmış doğal kauçuk formülasyonlarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sebeple, doğal kauçuğun ağ yapısına kimyasal bağlar ile katılabilecek, yeni nesil nano takviye malzemesi olan poli(hedral oligomerik silseskuiokzan) (POSS) kullanılmıştır. POSS türü olarak okta vinil-POSS (OV-POSS) ve metakril-POSS (M-POSS) kullanılmıştır. POSS türünün ve yükleme oranının yanında takviye edici olarak kullanılan elyafın türü, elyafın RFL ile kaplanıp kaplanmamış olması, karbon karasının türü ve kükürt miktarı gibi değişkenlerin etkisi ele alınmıştır. Karışımlar çift silindirli mil kullanılarak karıştırılmış ve hidrolik pres yardımıyla pişirilmiştir. Harmanların reolojik, ısıl, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Elyaf/matris arayüzey yapışma performansının belirlenebilmesi için H-yapışma testi gerçekleştirilirken, arayüzey etkileşimi termodinamik yapışma işi hesaplanarak da belirlenmiş ve bu iki sonuç arasında korelasyonlar yapılmıştır. OV-POSS ve M-POSS'un mekanik özellikleri bir miktar iyileştirdiği ve NR hamurlarının ısıl dayanımına olumlu yönde etki ettiği görülmüştür. Ayrıca, POSS'un RFL'in yerine geçemese de düşük yükleme oranlarında dahi NR ve tekstil elyaflar arasındaki yapışmayı iyileştirdiği görülmüştür.

Abstract:
The aim of this study is to eliminate the negative environmental effects of RFL a costly, time consuming and toxic dipping process, which is used to enhance the adhesion between rubber and textile cords. For this purpose, poly(hedral oligomeric silsesquioxane) (POSS) a new generation of nanofiller having the possibility of enhancement the thermal stability of NR compounds and increment the  adhesion between cords and rubbers was used. Octavinyl-POSS (OV-POSS) including double bonds and methacryl POSS (M-POSS) with reactive functional groups were used as POSS types to evaluate as both crosslinking agent and adhesion promoter. The criteria in the selection of the POSS types to be used in this study are the presence of multiple double bonds that provides the grafting of POSSs to the natural rubber molecules during crosslinking and the existence of polar and/or reactive groups that can interact with the reinforcing fibers of Aramid, Nylon6.6, Rayon and Polyester by physical and chemical interactions. The adhesion between rubber compound and textile cords was investigated by H-adhesion tests. In addition, the thermodynamic work adhesion (TWA) was calculated by using the surface free energy components of the compounds and fibers. The correlations between H-adhesion strength values and the TWA were studied to understand the adhesion mechanism. It was obtained that OV-POSS and M-POSS gradually enhanced the mechanical properties. It was demonstrated that the utilization of OV-POSS and M-POSS in the NR composites improved the adhesion of the matrix to Aramid, Nylon 6,6 and Polyester and Rayon fibers.