Geri Dön

Flame retardancy of polyamide compounds and micro/nano composites

Poliamid kompaundlarının ve mikro/nano kompozitlerinin alevlenme dayanımı

PDF İndir

  1. Tez No: 255648
  2. Yazar: HÜSEYİN ÖZGÜR GÜNDÜZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 164

Özet

Bu tezin ilk bölümünde, cam elyaf takviyeli/takviyesiz poliamid 6 (PA6) ve poliamid66 (PA66) endüstriyel boyutlu ekstruder kullanılarak, üç farklı alev geciktirici ilekarıştırılmıştır. Bu alev geciktiriciler; melamin siyanürat (MCA), kırmızı fosfor (RP)ve bromlu epoksi-antimon trioksittir (Br/Sb). Daha sonra bu numunelere, alevgeciktiricilerin etkilerini incelemek için UL-94, Limit Oksijen İndeksi (LOI) veKütle Kaybı Konik Kalorimetre (MLC) testleri uygulanmıştır. Alevlenme testlerineek olarak, termogravimetrik analiz ve çekme testi uygulanmıştır. Çekme testininsonuçları, elyaf boyu dağılımı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) altındakırılma yüzeyi morfolojisi ile ilişkilendirilerek yorumlanmıştır.PA6'ya MCA, LOI değerinde bir miktar artışa ve Maksimum Isı Yayma Oranında(PHRR) az miktarda düşüşe neden olmuştur. Ancak, UL-94 değerinde bir ilerlemekaydedilememiştir. Ayrıca, MCA ile PA6'nın uyumsuzluğu çekme dayanımındaönemli düşüşlere neden olmuştur.Bromlu epoksi ve antimon trioksit (Br/Sb), cam elyaf takviyeli PA6 ve PA66'yakarıştırılmıştır. Br/Sb sinerjisinin, LOI değeri ve V-0 olan UL-94 sınıflandırmasınabakıldığında alevlenmede mükemmel düşüşlere yol açtığı bulunmuştur. Br/Sb alevgeciktiricisinin etkinliği ayrıca MLC ölçümleri ile kanıtlanmıştır. Bu ölçümlerdePHRR ve Toplam Yayılan Isı (THE) değerlerinde büyük düşüşler gözlemlenmiştir.Buna karşılık, Br/Sb ısıl bozulma sıcaklığını 100°C düşürmektedir. Ayrıca,zayıflayan elyaf-matris ara yüzey bağı ve azalan elyaf boyları sonucunda çekmedayanımı düşmektedir.Cam elyaf takviyeli PA66'ya kırmızı fosfor (RP) eklenmesi, malzemenin UL-94testinden V-0 almasına, LOI değerinin önemli şekilde artmasına ve PHRR'nin büyükölçüde düşmesine neden olmuştur. Isıl bozunma sıcaklığı 20°C düşerken, çekmedayanımı sadece cam elyaf takviyeli PA66'ya oranla kabul edilebilir değerlerdekalmıştır.Bu tezin ikinci kısımda, nanokilin alev geciktiricilerle sinerjik etkilerini incelemekiçin; laboratuar boyutlu çift vidalı ekstruder kullanarak, cam elyaf takviyeli PA6,özel bir nanokil ve OP diye adlandırılan (alüminyum fosfinat, melamin polifosfat veçinko borat içeren) bir alev geciktirici ile çeşitli oranlarda karıştırılaraknanokompozit numuneler üretilmiştir. Eksfoliye olmuş kil yapılı nanokompozitlerinkarakterizasyonu X-ışınları (XRD) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ileyapılmıştır. Isıl dayanım ve yanma davranışları ise TGA, LOI, UL-94 ve MLCkullanılarak belirlenmiştir.Alev geciktiricinin bir miktarının yerine nano kil koyulması ile MLC ölçümlerindePHRR ve THE değerlerinde önemli düşüşler ve tutuşma süresinde artışgözlemlenmiştir. İlave olarak, LOI değerinde dikkat çekici artışlar elde edilmiş vezaten iyi olan UL-94 değerleri korunmuştur.ATR-FTIR ve SEM ile yapılan kalıntı karakterizasyonları sonucunda,nanokompozitlerin artan alevlenme dayanımı; kil katmanları tarafından nano boyuttagüçlendirilmiş camsı bor-alüminyum bariyerine bağlanmıştır.

Özet (Çeviri)

In the first part of this dissertation, glass fiber reinforced/unreinforced polyamide 6(PA6) and polyamide 66 (PA66) were compounded with three different flameretardants, which were melamine cyanurate, red phosphorus and brominated epoxywith antimony trioxide, by using an industrial scale twin screw extruder. Then, toinvestigate flame retardancy of these specimens, UL-94, Limiting Oxygen Index(LOI) and Mass Loss Cone Calorimeter (MLC) tests were carried out. In addition toflammability tests, thermogravimetric analysis (TGA) and tensile testing wereperformed. Results of the tensile tests were evaluated by relating them with fiberlength distributions and fracture surface morphologies under scanning electronmicroscope (SEM).Incorporation of melamine cyanurate (MCA) to PA6 led to some increase in LOIvalue and minor reductions in Peak Heat Release Rate (PHRR) value. However, itfailed to improve UL-94 rating. Moreover, poor compatibility of MCA with PA6matrix caused significant reductions in tensile strength.Brominated epoxy in combination with antimony trioxide (Br/Sb) was compoundedwith both glass fiber reinforced PA6 and PA66. Br/Sb synergism was found toimpart excellent flammability reductions in LOI value and UL-94 as V-0 rating.Effectiveness of Br/Sb flame retardant was also proven by the MLC measurements,which showed excessive reductions in PHRR and Total Heat Evolved (THE) values.On the other hand, Br/Sb shifted the degradation temperature 100°C lower anddecreased the tensile strength value, due to poor fiber-matrix adhesion and decreasedfiber lengths.Red phosphorus (RP), when introduced to glass fiber reinforced PA66 induced V-0rating in UL-94 together with significant increase in LOI value, and major decreasein PHRR. Degradation temperature was 20°C lower while mechanical propertieswere kept at acceptable values compared to neat glass fiber reinforced PA66.In the second part of this dissertation, to investigate synergistic flame retardancy ofnanoclays; glass fiber reinforced PA6 was compounded by certain nanoclay and anorgano-phosphorus flame retardant (OP), which contains aluminum phosphinate,melamine polyphosphate and zinc borate, in a laboratory scale twin screw extruder.Exfoliated clay structure of the nanocomposites was assessed by X-Ray Diffraction(XRD) and Transmission Electron Microscopy (TEM), while thermal stability andcombustion behaviors were evaluated by TGA, LOI, UL-94 and MLC.Replacement of a certain fraction of the flame retardant with nanoclay was found tosignificantly reduce PHRR and THE values, and delay the ignition. Moreover,remarkable improvements were obtained in LOI values along with maintained UL-94ratings.Residue characterization by ATR-FTIR and SEM ascribed the enhanced flameretardancy of nanocomposite specimens to the formation of a glassy boron-aluminumphosphate barrier reinforced by clay layers at the nanoscale.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    285608

    Production and characterization of boron containing flame retardant polyamide-6 and polypropylene composites and fibers

    Bor içeren güç tutuşur polamid-6 ve polipropilen kompozitlerin ve liflerin üretilmesi ve karakterizasyonu

    MEHMET DOĞAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Bölümü

    PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI

  2. Tez No

    397918

    Synthesis of composite resol resins and application for glass wool production

    Kompozit resol reçinelerinin sentezi ve cam elyaf üretiminde kullanımı

    ÜMRAN BURCU ALKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

  3. Tez No

    383300

    Contribution of boron compounds and nanoclays on the flame retardancy of aluminium diethylphosphinate in neat and fiber reinforced polyamide-6

    Alüminyum dietilfosfinatın saf ve elyaf takviyeli poliamid-6'daki alevlenme dayanımına bor bileşikleri ve nanokilin katkıları

    OSMAN POLAT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEVDET KAYNAK

  4. Tez No

    879782

    Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field

    Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları

    ŞEBNEM GÜLEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  5. Tez No

    338595

    Thermal characterization of composites of polyamide-6 and polypropylene involving boron compounds via direct pyrolysis mass spectrometry

    Boron bileşikleri içeren poliamid-6 ve polipropilen kompozitlerinin direkt piroliz kütle spektrometresi ile ısıl nitelendirilmesi

    GÜLLÜ CEYDA İŞBAŞAR AFACAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. JALE HACALOĞLU

    PROF. DR. ÜLKÜ YILMAZER

Geri Dön