Genleşebilir grafit katkılı akrilonitril bütadien kauçuk kompozitlerinin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development of expandable graphite reinforced acrylonitrile butadiene rubber composites and investigation of the properties
Yazar: KEREM KÜSKÜ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN TAMER
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Akrilonitril = Acrylonitrile ; Alev geciktirici = Flame delayer ; Grafitler = Graphites ; Kauçuk = Rubber ; Kompozitler = Composites

Özet:
Akrilonitril bütadien kauçuğu (NBR), mineral yağlara, bitkisel yağlara, petrol ve çeşitli kimyasallara karşı göstermiş olduğu dayanıklılık gibi üstün performans özelliklerinden dolayı özellikle otomotiv endüstrisinde conta ve o-ring gibi sızdırmazlık elemanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılan benzersiz bir sentetik kauçuktur. Ayrıca son derece zorlu çalışma koşullarına dayanabilmesi NBR'yi ideal bir malzeme haline getirmektedir. Ancak NBR düşük limit oksijen indeksi (LOI) değerine sahip yanıcı bir malzemedir. Halojen içermeyen mineral bazlı bir alev geciktirici olan genleşebilir grafit (EG), şişerek oluşturduğu gaz geçirimsiz bariyer tabaka sayesinde malzemelerin yanıcılığını azaltmakta olup duman azaltma ve toksik gaz oluşumunu önleme özellikleri açısından da sürdürülebilir ve çevre dostu bir malzeme olarak bilinmektedir.
Bu çalışmada, takviyelendirici dolgu maddesi olarak karbon siyahı ve alev geciktirici dolgu maddesi olarak genleşebilir grafit kullanılarak çeşitli NBR kauçuk kompozitleri basit iki aşamalı harmanlama yöntemi ile hazırlanmıştır. NBR kauçuğunun ana reçetesi sabit tutularak yapıya 2, 4, 8, 10 ve 20 phr EG ilavesinin NBR esaslı kauçuk kompozitlerin malzeme özelliklerine etkisi çok yönlü olarak incelenmiştir. Reolojik özellikleri, çekme dayanımı, kopma anında uzama, kalıcı deformasyon, sertlik ve yoğunluk gibi özellikleri belirlenen kauçuk kompozitlerin yanmazlık özelliği, LOI ve UL-94 yatay yanma testi kullanılarak incelenmiştir. Aynı zamanda havaya karşı ısıl oksidatif ve motor yağına karşı ısıl yaşlanma özellikleri ve farklı çözücülere karşı göstermiş oldukları dayanımlarını belirlemek üzere yaşlandırma testleri öncesi ve sonrası numunelerin sertlik, kopma mukavemeti, kopma anında uzama ve ağırlık kaybı değerlerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir.

Abstract:
Acrylonitrile butadiene rubber (NBR) is a unique synthetic rubber widely used in the production of sealing elements such as gaskets and O-rings, especially in the automotive industry, due to its superior performance properties such as resistance to mineral oils, vegetable oils, petroleum, and various chemicals. Also, its ability to withstand extremely harsh operating conditions makes NBR an ideal material. However, NBR is a flammable material with a low limiting oxygen index (LOI) value. Expandable graphite (EG), a halogen-free mineral-based flame retardant, expands and forms a protective and gas-impermeable barrier layer, reducing the flammability of materials, and it is known as a sustainable and environmentally friendly material in terms of smoke reduction and prevention of toxic gas formation.
In this study, various NBR rubber composites were prepared by simple two-stage blending method using carbon black as a reinforcing filler and expandable graphite as a flame-retardant filler. By keeping the main NBR rubber preparation procedure constant, the effect of 2, 4, 8, 10 and 20 phr EG addition on the material properties of NBR-based rubber composites was investigated in a versatile way. After determining the rheological properties, tensile strength, elongation at break, permanent deformation, hardness and density of NBR rubber composites, the flammability properties of the composites were investigated with the LOI and UL-94 horizontal combustion test. In addition, changes in hardness, tensile strength, elongation at break and weight loss values before and after aging tests were examined to determine their thermal oxidative properties against air, thermal aging properties against motor oil and their resistance to various solvents.