Synthesis and characterization of rigid polyurethane foam containing phosphorus based flame retardant
Fosfor esaslı yanma geciktirici içeren sert poliüretan köpük sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 485336
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Poliüretan içerdiği organik ünitelerin karbamat bağlarıyla bağlanmasıyla oluşan bir polimer çeşididir. Poliüretan sentezi, iki yada daha fazla izosiyanat grubu içeren moleküllerin iki yada daha fazla hidroksi grubu içeren polioller ile ekzotermik reaksiyonu ile sağlanır. Son ürün olan poliüretanın istenen özellikleri, reaksiyon sırasında kullanılan izosiyanat çeşidinin, poliolün molekül ağırlığının ve fonksiyonalitesinin değiştirilmesiyle elde edilir. Poliüretan sentezinde, reaksiyon hızını arttırmak amacıyla katalizör eklenebilir. Poliüretanlar malzeme foksiyonelliğini uygun hale getirme esnekliği sebebiyle çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Poliüretan köpükler üstün ısı yalıtımı ve üstün fiziksel-mekanik özellikleri sebebiyle çok geniş uygulama alanına sahiptir. Günümüzde, termal izolasyon, otomotovi, konstrüksiyon, boya, yapıştırıcı, kaplama, ayakkabı, beyaz eşya gibi pek çok alanda rijit poliüretan köpük uygulamalarına rastlamak mümkündür. Poliüretan üretimi, kullanılacağı alana göre sert veya esnek poliüretan olarak yapılabilmektedir. Poliüretan köpükler, ısı ve ses izolasyon maddesi olarak, mobilyaların, kırılacak maddelerin taşınmasında ve döşemelerde kullanılır. Sert poliüretan köpükler ince yapıya sahip uçak kanatlarının içine yerleştirilerek kullanılır. Bununla birlikte, rijit poliüretan köpükler geniş yüzey alanına sahip olduklarından kolay yanabilme özelliğine sahiptir. Kullanım alanları düşünüldüğünde bu durum büyük risk barındırmaktadır. Bu durumu iyileştirmek, poliüretana yanmazlık katmak amacıyla yanma geciktirici maddeler üzerinde fazlasıyla çalışmalar yapılmıştır. Pek çok yanma geciktirici katkı maddesi çeşidi olsa da genel olarak kullanılan yanma geciktiricler, halojen içerikli, fosfor içerikli ve nitrojen içerikli yanma geciktiricilerdir. Bununla birlikte, halojen içerikli yanma geciktiricilerin, reaksiyon sonrası çıkardığı toksik gazların çevreye olumsuz yönde etki sağlaması sebebiyle son dönemlerde kullanımında kısıtlanmaya gidilmektedir. Bu sebeple, yanma gecikiktirici katkı maddeleri çalışmaları son zamanlarda halojen içermeyen, fosfor içerikli katkı maddelerinin üretimine doğru yönelmektedir. Genel olarak kullanılan fosfor içerikli katkı maddeleri, fosfatlar, fosfonatlar, fosfin oksitlerdir. Fosfin oksit içeren polimerlerin yanma geciktirme, yüksek termal ve oksidatif kararlılık, organik çözücülerde çözünebilirlik, diğer malzemelerle iyi birleşme ve karışabilirlik gibi özel avantajları bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında bis(3-hidroksiaminofenil)fenil fosfin oksit (BHAPPO) adlandırmasına sahip fosfor içerikli yanma geciktirici madde sentezlenmiştir. Sentezlenen maddenin fonksiyonel iki ucu hidroksi grubu içermekte bu sebeple poliüretan sentezinde polyol katkısı görevi görmektedir. Sentez ürünü BHAPPO ile ağırlıkça % 4 ve % 8 olacak şekilde rijit poliüretan köpükler yapılmıştır. Yanabilirlik özelliğini tayin edebilmek üzere saf poliüretan köpük sentezi de yapılmıştır. Buna ek olarak, poliüretan köpüğe yanmazlık konusunda sinerjik etki yaratmak ve bunu incelemek üzere ticari bir yanma geciktirici katkısı olan amonyum polifosfat (APP) ile BHAPPO kombine edilip bu karışımla ağırlıkça % 8 oranında poliüretan köpükler hazırlanmıştır. Bu kombinasyonla ağırlıkça % 8 oranında yapılan köpüklerin BHAPPO:APP oranları sırasıyla 2:6, 4:4 ve 6:2 şeklinde ayarlanmıştır. BHAPPO karakterizasyonu fourier transform infrared spektroskopi (FT-IR), hidrojen nükleer manyetik rezonans (1H-NMR), fosfor nükleer manyetik rezonans (31P-NMR) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile yapılmıştır. Poliüretan köpük analizlerinde yanmazlık tayinleri limit oksijen indeks (LOI) ve termal gravimetrik analiz (TGA) ile sağlanmıştır. Poliüretan köpüklerin morfolojisini araştırmak amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmış; mekanik özelliklerini incelemek için ise basma testi uygulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Rigid polyurethane foams have been used in a wide range applications due to their distinguished heat insulating and good physic-mechanical properties. Recently, rigid polyurethane foams are applied in many industrial areas such as adhesives, paints, constructions, automotives, household appliances, etc. Meantime, the rigid polyurethane foams have high surface area thus they are specially flammable. For that reason more attention has been paid to enhance the flame retardancy of polyurethane foams through numerous studies. The mostly used flame retardants are halogenated, phosphorus and nitrogen based additives, although the use of halogenated compunds is limited due to environmental effects such as toxic smoke releasing. Thus, the recent studies are focused towards to phosphorus based flame retardants. Phophorus based additives have wide range scale including phosphates, phosphonates and phosphine oxides. In this study, phosphorus based flame retardant bis(3-hydroxyaminophenyl)phenyl phosphine oxide (BHAPPO) was synthesized. It is used in rigid polyurethane foam with different contents to reduce the flammability of polyurethane. The characterization of BHAPPO was investigated by FT-IR, 1H-NMR and 31P-NMR spectrums and DSC analysis. To further investigation of flammability of rigid polyurethane foam, ammonium polyphosphate (APP) was compounded with BHAPPO and this mixture was used to prepare rigid polyurethane foam with different proportions. The flame retardant properties of rigid polyurethane foams were analyzed by LOI and TGA tests. The morphological properties was analyzed by SEM whereas mechanical properties was investigated by compression test.
Benzer Tezler
- The synthesis and characterization of a novel flame retardant containing rigid polyurethane foam
Rijit polüretan köpük içeren yeni bir alev geciktiricinin sentezi ve karakterizasyonu
MERVE NİZAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Sert poliüretan köpük üretiminde kullanılmak üzere polieter poliol sentezi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of polyether polyol to be used in production of polyurethane rigid foam
SEZER ÖZENLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
KimyaAnadolu ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
DOÇ. DR. İLHAMİ ÇELİK
- Farklı hammaddelerden poliüretan köpüklerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polyurethane foams from different raw materials
NESRİN OĞUZ
Doktora
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLİN BANU İYİM
DOÇ. DR. SERKAN EMİK
- Kil katkıların sert poliüretan köpüklerin ısıl iletkenlik ve basma dayanımı özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of clay based additives on the thermal conductivity and compressive strength properties of rigid polyurethane foams
KÜBRA SARPER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ERDEM
- Biyopoliol bazlı poliüretan yarı sert köpüklerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of biopolyol based semi rigid polyurethane foams
GÜLŞAH BALAMUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET MURAT ÖZMEN