Use of boron compounds as synergistic flame retardant in low density polyethylene ethylene vinyl acetate blends and nanocomposites
Bor bileşiklerinin düşük yoğunluklu polietilen etilen vinil asetat karışımları ve nanokompozitlerinde sinerjistik alev geciktirici olarak kullanılması
- Tez No: 338465
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET KAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Bilindiği üzere uluslararası yönergelerde gerekli olan alevlenme dayanımı düzeyini sağlayabilmek için polietilen bazlı halojen içermeyen kablo yalıtım malzemelerinde çok yüksek oranlarda geleneksel metal hidroksit alev geciktiricilerin kullanılması gerekmektedir, örneğin ağırlıkça %65 civarında alüminyum trihidroksit (ATH). Bu yüzden, alevlenme dayanımı ile ilgili araştırmalarda olası sinerjistik bileşiklerin ve nanomalzemelerin katkılarının incelenmesi çok önemli olmaktadır. Dolayısıyla, bu tezin birinci amacı, ATH ile birlikte üç bor bileşiğinin; çinko borat (ZB), bor oksit (BO) ve borik asidin (BA) iki kablo yalıtım malzemesinin; düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve onun etilen vinil asetat (EVA) ile karışımının alevlenme dayanımına olan olası sinerjistik etkilerini ortaya çıkarmaktır. Bu tezin ikinci amacı ise, nanokillerin hem tek başlarına, hem ATH ile birlikte, hem de ATH-ZB sinerjistik sistemi ile birlikte kullanıldıklarında oluşan katkılarını incelemektir. Bu amaçlar için, malzemeler laboratuvar boyutlu çift vidalı ekstrüder ile eriyik halde karıştırma yöntemi ile hazırlanmış, numuneler ise basınçlı kalıplama ve enjeksiyon kalıplama yöntemleri ile şekillendirilmiştir. Numunelerin alevlenme dayanımları Oksijen Limiti İndeksi (LOI), UL- 94 Dikey yanma testleri ve Kütle Kaybı Konik Kalorimetre (MLC) analizleri ile incelenmiştir. Bu tezde gerekli olan diğer karakterizasyon teknikleri ise şunlardır; X-ışını kırınımı analizi (XRD), taramalı ve geçirimli elektron mikroskobu (SEM and TEM), termogravimetrik analiz (TGA) ve çekme testleri. Bu çalışmanın ilk kısmında yapılan alevlenme dayanımı testleri, belli miktarlardaki ATH yerine bor bileşiklerinin kullanılmasının birçok alevlenme dayanımı parametresinde belli derecelerde sinerjik iyileşmelerin sağlanabileceğini ortaya çıkarmıştır. Kalıntı analizleri bu iyileşmelerin özellikle bor bileşiklerinin ATH?nin hem gaz hem de katı fazdaki fiziksel bariyer mekanizmasına ek katkısından dolayı olduğunu göstermiştir. Bu çalışmanın ikinci kısmında yapılan analizler ise, nanokillerin tek başlarına kullanıldıklarında bile birçok alevlenme dayanımı parametresini iyileştirdiğini göstermiştir, örneğin ısı açığa çıkma hızı tavan değeri, tutuşma süresi ve yangın büyüme indeksi. Nanokillerin katkılarının geleneksel ATH ile birlikte ya da sinerjistik ATH-ZB sistemi ile birlikte kullanıldıklarında çok daha ileri düzeyde olduğu gözlemlenmiştir. Kalıntı analizleri nanokillerin ATH ve ZB?nin alevlenme dayanımı mekanizmalarına özellikle iyi dağılmış ve interkale/eksfoliye olmuş silika katmanları sayesinde güçlü ve tok kül yapısı oluşturarak katkıda bulunduklarını ortaya çıkarmıştır. Böylece bu kül yapısı altındaki polimer matrisini ısı ve kütle transferinden korumaktadır.
Özet (Çeviri)
It is known that for the production of halogen-free cable insulation materials based on polyethylene, very high amounts of traditional metal hydroxide flame retardants such as 65 wt% aluminum hydroxide (ATH) is required to fulfill international directives. Thus, flammability studies investigating synergistic compounds and contribution of nanomaterials have been crucial. Therefore, the first purpose of this thesis was to reveal possible synergism of three boron compounds zinc borate (ZB), boron oxide (BO) and boric acid (BA) on the flame retardancy of two cable insulation materials; low density polyethylene (LDPE) and its blend with ethylene vinyl acetate (EVA) both loaded with ATH. The second purpose of this thesis was to investigate contribution of nanoclays when used alone, and together with ATH, and also together with ATH-ZB synergistic system. For these purposes, materials were compounded by melt mixing method with a laboratory scale twin-screw extruder, while specimens were shaped by compression and injection molding. Flammability properties of the specimens were investigated by using Limiting Oxygen Index (LOI), UL-94 Vertical Burning and Mass Loss Cone Calorimeter (MLC) analyses. Other characterization techniques required in this thesis were; X-ray diffraction analysis (XRD), scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and tensile tests. Flammability tests in the first part of this study simply revealed that replacement of certain amount of ATH with boron compounds could lead to certain levels of synergism in many flame retardancy parameters. Residue analyses revealed that these improvements were basically due to further contribution of boron compounds to the physical barrier mechanism of ATH in both gas and condensed phases. Analyses in the second part of this study indicated that even use of nanoclays alone could improve many flammability parameters including peak heat release rate, time to ignition and fire growth index. Contributions of nanoclays were much more significant when they were incorporated together with traditional ATH or together with synergistic ATH-ZB system. Residue analysis revealed that contribution of nanoclays to the flame retardancy mechanisms of ATH and ZB was mainly by formation of strong and tough char structure via well-dispersed and intercalated/exfoliated silicate layers shielding the underlying polymer matrices from heat and mass transfer.
Benzer Tezler
- BALB/c farelerde oluşturulan deneysel kutanöz leishmaniasis üzerine maleik anhidrit-ko-4-vinil fenil boronik asit kopolimer ve maleik anhidrit-ko-4-vinil fenil boronik asit/pentamidin konjugatının etkisinin In Vivo incelenmesi
In Vivo investigation of the effect of maleic anhydride-co-4-vinyl phenyl boronic acid copolymer and maleic anhydride-co-4-vinyl phenyl boronic acid/pentamidine conjugate on experimental cutaneous leishmaniasis in BALB/c mice
BERNA BAYSAL BAKAY
Doktora
Türkçe
2024
ParazitolojiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiTıbbi Parazitoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDA AKIN POLAT
DOÇ. DR. GÜLDEREN KARAKUŞ
- Development of high efficacy and low toxicity glioblastoma multiforme (GBM) treatment models
Yüksek verim ve düşük toksisiteli glioblastoma multiforme (GBM) tedavi modellerinin geliştirilmesi
BÜŞRA YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRETTİN ŞAHİN
- Hexagonal boron nitride reinforced thermal conductivity improved composite material design applications in electric vehicles
Hegzagonal bor nitrür takviyeli termal iletkenliği iyileştirilmiş kompozit malzeme tasarımı: Elektrikli araçlarda uygulamaları
EMRULLAH CEBE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
- Bazı bor bileşiklerinin yüzeylerinin modifiye edilmesi ve seramik süspansiyon özelliklerinin araştırılması
Surface modification of some boron compounds and investigation of ceramic suspension properties
ÖZGE KARAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Seramik MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN AKPINAR
- Bor katkılı yağların motor performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of boron additive oils on the performance of engines
YUNUS EMRE KARABACAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN BAŞ