Florokarbon/karbon siyahı kauçuk kompozitinin mekanik ve tribolojik özelliklerine ptfe katkısının etkisinin incelenmesi
The effect of ptfe content on the mechanical and tribological properties of fluorocarbon/carbon black rubber composites
Yazar: ATİLLA OSMAN ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, yüksek sıcaklıklara dayanıklı karbon siyahı katkılı florokarbon kauçuk kompoziti (FKM-CB) ve karbon siyahı ile 5, 10, 20, 30 ve 40 phr birim poli-tetra-flor-etilen (PTFE) katkılı florokarbon kauçuk karışımı kompozitin (FKM-PTFE-CB) fiziksel, mekanik, reolojik, tribolojik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. Hamur karışımı laboratuvar tipi bir açık karıştırıcı kullanılarak hazırlanmıştır. Hazırlanan hamurlardan 2 mm kalınlığında levha üretimi ve sertlik disklerini üretmek için hidrolik vulkanizasyon presi kullanılmıştır. Hazırlanan plakalar ve sertlik diskleri 15 saat süre ile post-cure işlemine tabi tutulmuştur. Plakalardan standartlara uygun kalıplar kullanılarak çekme ve yırtılma test numuneleri kesilmiştir. Fiziksel özellikler için kauçuk kompozit malzemelerin yoğunluk testleri belirlenirken mekanik özelliklerden malzemelerin çekme mukavemeti, elastiklik modülü, kopmadaki % uzama değerleri, yırtılma mukavemeti ve sertlik değerleri belirlenmiştir. Reolojik özelliklerde, kauçuk malzemelerin vulkanizasyon özellikleri tespit edilmiştir. Tribolojik deneylerde ise malzemelerin sürtünme katsayısı ile aşınma hacmi değerleri tespit edilmiştir. Tribolojik deneyler, 15 ve 30N yükler altında 500 ve 1000 dev/dk. hızlarda kuru ortam şartlarında ve oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda, FKM-CB kompozitine 20 phr miktarında PTFE ilavesi ile elde edilen kompozit malzemelerin çekme mukavemeti, sürtünme katsayısı ve spesifik aşınma oranı, kauçuk sürtünme yüzey sıcaklıkları, MH ve t90 değerleri azalırken, yoğunluk, sertlik, yırtılma mukavemeti, % uzama, %5 uzamadaki Elastiklik modülü değerlerinde artış gözlenmiştir. %100 uzamadaki elastiklik modülü ve ts2 değerlerinde dikkate değer bir değişim gözlenmemiştir. Kauçuk kompozit malzemelerin mikroyapı incelemeleri ise optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir.
Anahtar kelimeler: FKM, kauçuk, PTFE, mekanik, triboloji, reoloji

Abstract:
In this thesis, the physical, mechanical, rheological, tribological and microstructural properties of different amount of (5, 10, 20, 30 and 40 phr unit) poly-tetra-fluoro-ethylene (PTFE) filled high temperature resistant fluorocarbon rubber composite with carbon black (FKM-CB-PTFE) were investigated. The dough mixture was prepared using a laboratory type open mixer. Hydraulic vulcanization press was used to produce hardness discs and 2 mm thick plates from prepared doughs. The prepared plates and hardness discs were post-cured for 15 hours in an oven. Tensile and tear test specimens were cut from plates using standard moulds. Tensile strength, elasticity modulus, % elongation values, tear strength and hardness values of test materials were determined from mechanical properties. In rheological properties, vulcanization properties of rubber materials were determined. In tribological experiments, friction coefficient and abrasion volume values of the materials were determined. Tribological experiments were performed at 500 and 1000 dev/dak under 15 and 30N loads at ambient temperatures and at room temperature.
As a result of the experiments, 20 phr addition of PTFE to FKM-CB composite decreased tensile strength, friction coefficient and specific wear rate, rubber friction surface temperatures, MH and t90 values while density, hardness, tear strength, elastic modulus at 5% elongation values were observed. No significant changes were observed in the modulus of elasticity at 100% elongation and ts2 values. Microstructure investigations of rubber composite materials were examined by optical microscope and scanning electron microscope.
Key words: FKM, rubber, PTFE, mechanical, tribology, rheology