Aşınma dirençli EPDM esaslı kauçuk kompozit hamuru geliştirilmesi
Development of abrasion-resistant EPDM-based rubber composite compounds
- Tez No: 1008015
- Danışmanlar: PROF. DR. EKREM ALTUNCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Vulkanize kauçuk, Vulcanized rubber
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, EPDM esaslı kauçuk kompozitlerde dolgu sisteminin (karbon siyahı ve silika türü/kombinasyonu) reolojik, fiziksel, mekanik ve aşınma davranışı üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda üç farklı karbon siyahı (N550, N330, N121) ve iki farklı silika türü (Ultrasil VN2, HCSIL) kullanılarak; tek dolgu (yalnız karbon siyahı) ve hibrit dolgu (karbon siyahı + silika) sistemlerini kapsayan toplam dokuz farklı EPDM kompozit formülasyonu hazırlanmıştır. Tüm formülasyonlarda baz reçete sabit tutulmuş, dolgu oranları sabit tutularak yalnız dolgu türü ve dolgu kombinasyonunun etkisinin net biçimde izlenmesi hedeflenmiştir. Hazırlanan kauçuk hamurları laboratuvar ölçekli Banbury tipi iç mikserde kontrollü koşullarda karıştırılmış, ardından açık mil yardımıyla homojenleştirilerek levha formuna getirilmiştir. Hamurların kürlenme davranışı ve viskoelastik karakteri, reometre temelli reolojik analizle (ML, MH, ΔM, ts₂, t90 ve CRI) belirlenmiş; her formülasyon için optimum kürlenme süresi, reolojik analizlerden elde edilen t90 değerleri esas alınarak seçilmiştir. Vulkanizasyon işlemi sonrasında numuneler, fiziksel ve mekanik özelliklerin belirlenmesi amacıyla ilgili standartlara uygun biçimde hazırlanmış; yoğunluk, sertlik (Shore A), çekme ve yırtılma dayanımı testleri ASTM standartları doğrultusunda gerçekleştirilmiştir. Aşınma davranışı ise, elastomerlerde aşınmanın mikro-yırtılma ve yorulma temelli çok mekanizmalı doğası dikkate alınarak, hacim kaybına dayalı karşılaştırmayı mümkün kılan TS ISO 4649 standardı kapsamında belirlenmiştir. Ayrıca hızlandırılmış termal yaşlandırma uygulanarak dolgu sisteminin yaşlandırma sonrası mekanik ve aşınma performansına etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, karbon siyahı türünün EPDM kompozitlerde hem hamur reolojisi hem de nihai mekanik/aşınma performansı üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğunu; dolgu yüzey alanı ve dolgu ağ karakterinin takviye seviyesini yönlendirdiğini göstermiştir. Bu kapsamda hibrit dolgu yaklaşımının, uygun dolgu kombinasyonu ile reoloji–mekanik–aşınma dengesini birlikte iyileştirebilen bir strateji sunduğu; ancak sistemin“sinerji”gösterebilmesi için dispersiyon ve dolgu–dolgu etkileşimlerinin kontrolünün kritik olduğu değerlendirilmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışması, EPDM esaslı kauçuk kompozitlerde dolgu sisteminin yalnız takviye seviyesini değil, aynı zamanda kürlenme kinetiğini, arayüz yapısını ve aşınma mekanizmalarını birlikte etkileyen bütüncül bir tasarım parametresi olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effects of the filler system (type/combination of carbon black and silica) on the rheological, physical, mechanical, and wear behavior of EPDM-based rubber composites were experimentally investigated. Within this scope, a total of nine different EPDM composite formulations were prepared using three carbon black grades (N550, N330, N121) and two silica types (Ultrasil VN2, HCSIL), covering both single-filler systems (carbon black only) and hybrid-filler systems (carbon black + silica). In all formulations, the base recipe was kept constant and the filler loadings were fixed, so that the influence of only the filler type and filler combination could be clearly monitored. The rubber compounds were mixed under controlled conditions in a laboratory-scale Banbury internal mixer and then homogenized using a two-roll mill to obtain sheet specimens. The curing behavior and viscoelastic characteristics of the compounds were determined by rheometer-based rheological analysis (ML, MH, ΔM, ts₂, t90, and CRI), and the optimum curing time for each formulation was selected based on the t90 values obtained from these analyses. After vulcanization, test specimens were prepared in accordance with the relevant standards, and density, hardness (Shore A), tensile properties, and tear strength were measured following ASTM procedures. Wear behavior was evaluated according to TS ISO 4649, which enables a volume-loss-based comparison by considering the multi-mechanism nature of elastomer wear governed by micro-tearing and fatigue processes. In addition, accelerated thermal aging was applied to assess the effect of the filler system on post-aging mechanical performance and wear resistance. The results demonstrated that the carbon black type has a pronounced effect on both compound rheology and the final mechanical/wear performance of EPDM composites, and that the filler specific surface area and filler-network characteristics govern the reinforcement level. The hybrid-filler approach was found to offer a strategy capable of simultaneously improving the rheology–mechanical–wear balance when an appropriate filler combination is selected; however, achieving“synergy”requires controlling dispersion quality and filler–filler interactions. Overall, this study reveals that the filler system is a holistic design parameter in EPDM-based composites, influencing not only reinforcement level but also cure kinetics, interfacial structure, and wear mechanisms.
Benzer Tezler
- Termoplastik kauçuk ile toklaştırılan mineral ve elyaf katkılı poliamid kompozitlerin özelliklerinin incelenmesi
The effect of thermoplastic elastomer on the mechanical performance and microstructural behaviour of glass bead filled nylon composite
İRFAN AKGÜL
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriDüzce ÜniversitesiKompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN APAY
- Investigation of thermal aging of styrene butadiene rubber/ethylene propylene diene monomer blends
Stiren butadien kauçuk ve etilen propilen dien kauçuk karışımlarının ısıl yaşlandırmalarının incelenmesi
ZEYNEP SONGUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
- Styrene - butadiene rubber / halloysite nanotubes nanocomposites modified by itaconic acid
İtakonik asitle modifiye edilmiş stiren - bütadien kauçuk / haloysit nanotüp nanokompozitleri
GİZEM UZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
YRD. DOÇ. DR. BAĞDAGÜL KARAAĞAÇ
- Çimento sanayiinde öğütme amacıyla kullanılan aşınma dirençli malzemelerin üretimi ve özellikleri
Başlık çevirisi yok
HASAN KILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN ŞERİF KOMAÇ
- Aşınma amaçlı uygulamalar için alümina ile toklaştırılmış zirkonya-titanyum diborür (ATZ-TiB2) seramik kompozitlerinin üretilmesi
Development of alumina toughened zirconia-titanium diboride (ATZ-TiB2) ceramic composites for wear applications
OSMAN BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ARİFE YURDAKUL