POSS modifiye alev geciktirici doymamış polyester reçine sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of POSS modified flame retardant unsaturated polyester resin
Yazar: SERPİL İPEK
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Alev geciktirici = Flame delayer ; Doymamış poliesterler = Unsaturated polyesters ; Fitik asit = Phytic acid ; Modifiye = Modified

Özet:
Son dönemde  kompozit sektöründe vazgeçilmezlerden biri olan  doymamış polyester reçinelerin marin sistemler, demiryolu, havacılık, otomotiv ve inşaat gibi oldukça geniş yelpazede kendine uygulama alanı bulduğu öne çıkan bir bilgidir. Düşük maliyeti, düşük yoğunluğu, korozyon direnci, elektriksel yalıtımı ve yüksek mukavemeti sebebiyle büyük rağbet görmektedir. Çok yönlü ticari kullanımı olan bu termoset reçinelerin, önemli bir dezavantajı ise yanıcılıktır. Yanma esnasında toksik bir duman açığa çıkar ve bu da tıpkı yanıcılık gibi kullanım alanlarının kısıtlanmasına yol açmaktadır. Şimdiye dek yapılan çalışmalarda halojen ihtiva eden toksik gaz salınımı yapan alev geciktirici alternatifler sunulmuştur fakat bu yangın esnasındaki tehlikeyi azaltmak için yeterli görülmemektedir.  Bu çalışmada, vinil-poss ve fitik asit ile  modifiye doymamış polyester reçinenin sentezi  yapılmış ve alev geciktirme özelliği araştırılmıştır. Fitik asit içerdiği yüksek oranda fosfor sayesinde yanma geciktirici biyo-esaslı bileşikler içerisinde potansiyel bir değere sahiptir. Doymamış polyester reçinenin yanma geciktiriciliğini etkili bir şekilde iyileştirmenin bir başka yolu, onları nano boyutlu inorganik parçacıklarla güçlendirmektir. Bu yaklaşımı kullanarak, alev geciktirmedeki gelişmeler ve mekanik özelliklerinin muhafaza edilmesi veya iyileştirilmesi, nispeten düşük dolgu içeriğinde bile etkilidir [1].
Bu tez çalışmasında ilk olarak doymamış polyester sentezi yapılmış, daha sonra stiren monomeri içerisinde dağıtılan vinil POSS ve fitik asit belirlenen oranlarda reçineye katkı olarak eklenmiştir.  Oda sıcaklığında, kalıba dökülerek sertleştirilen reçine örneklerinin yapısal karakterizasyonu FTIR, termal özellikleri TGA,  HDT, mekanik özellikleri eğilme testleri ile analiz edilmiştir. LOI testi ile sınırlayıcı oksijen indeksi saptanmıştır. Bulgular ışığında en iyi katkı yüzdesi ve optimum koşullar belirlenmiştir.

Abstract:
It is known that unsaturated polyester resins, which have become indispensable for the composite industry in today's world, find a place in marine systems,  railway, aviation, automotive and construction applications. Among the reasons for being preferred are low cost, low density, high strength, corrosion resistance, electrical insulation and easy processability. An important disadvantage of these thermoset resins, which have a versatile commercial use, is flammability. During combustion, a toxic smoke is released and this leads to the restriction of usage areas just like flammability. In studies conducted so far, flame retardant alternatives that emit toxic gases containing halogen have been presented, but this is not considered sufficient to reduce the danger during fire. In this study, it is aimed to synthesize phytic acid and vinyl-POSS modified unsaturated polyester resin. Phytic acid has a potential importance among bio-based fire retardant compounds, owing to its high phosphorus content. Another way to effectively improve the flame retardancy of the unsaturated polyester resin is to strengthen them with nano-sized inorganic particles. Using this approach, improvements in flame retardancy and maintaining and even improving its mechanical properties are effective even at relatively low filler content.
In this thesis, firstly the unsaturated polyester was synthesized and then phytic acid and vinyl-POSS dispersed in styrene monomer was added to the resin at the determined proportions. The structural characterization of resin samples that are molded and cured at room temperature was analyzed by FTIR, thermal properties were investigated by TGA and HDT, mechanical properties were determined by using bending test. The limited oxygen index values were determined with the LOI test. In the light of these results, the optimum additive content was determined.