Development of expanded thermoplastic polyurethane (ETPU) bead foams: Dependency of the foam structure on TPU's hard segment content
Genleştirilmiş termoplastik poliüretan tanecik köpüklerinin geliştirilmesi: TPU sert segment içeriğinin köpük üzerine etkisi
- Tez No: 541867
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMADREZA NOFAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 112
Özet
Bu tezde, genleştirilmiş termoplastik poliüretan köpük tanecik davranışının laboratuvar ölçekte köpük üretimi prosesi üzerine çalışılmıştır. Hem TPU malzemesinin hem de prosesteki parametlerin, köpük oluşumundaki etkileri incelenmiştir.TPU'nun kimyasal bileşeni ve morfolojisi doğrudan köpük morfolojisini etkilediği için, farklı sert segment oranlarına ve polyol tiplerine sahip TPU'lar incelenmiştir. Proses boyunca, doyurma sıcaklığı, basıncı ve zamanı gibi farklı koşulların etkisi incelenmiştir. Nükleasyon adımı, basıncın düşme hızına bağlı olarak incelenmiştir. Ayrıca, kristal segmentlerine gaz etkisi farklı koşullarda incelenmiştir. İlk olarak, TPU örneklerinin termal gravimetrik analizi (TGA) yapılmıştır. Böylelikle malzemenin bozulmaya başladığı sıcaklık belirlenmiştir. Ayrıca diferansiyel taramalı kalorimetre analizi (DSC), malzemenin erime ve kristalizasyon davranışını incelemek amacıyla yapılmıştır. Sonuçlara göre çalışma sıcaklık aralığı belirlenmiştir. Reolojik özelliklerini incelemek için reometrede farklı osilasyonlarda, eriyik davranışı içinse eriyik akış indeksi analizi yapılmıştır. Tavlama sıcaklığının kristalizasyon üzerindeki etkisini incelemek amacıyla izotermal DSC analizi yapılıştır. Köpük deneyleri için sıcaklık aralığı yapılan termal analizler ile belirlenmiştir. 2000psi basınç altında ve 30 dakikada farklı sıcaklıklarda köpükler yapılmış ve en uygun üretim sıcaklığı bulunmuştur. Uygun proses sıcaklığı bulunduktan sonra, bu sıcaklıkta 1000, 1500 ve 2000psi basınç altında ve 30 dakikada köpükler üretilmiştir. Bu şekilde basıncın köpük üzerindeki etkileri incelenmiştir. Daha sonrasında 15, 30 ve 60 dakikada 2000psi basınç altında deneyler yapılıp böylelikle köpük üzerinde zamanın etkisi incelenmiştir. Ayrıca, bütün deneyler aynı parametrelerle tekrar edilip ama bu sefer basınç çok yavaş bir şekilde, köpük elde edilmeden düşürülmüştür. Bu şekilde gazın kristalizasyon üzerindeki etkileri ve kabarcık çekirdeklenmesi araştırılmıştır. Sert segmentlerin köpük üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Son olarak, TPU köpük örneklerinin analizleri yapılmıştır. İlk olarak Arşimet denklemi ile genişleme oranları bulunmuştur. Daha sonra, köpüklerin hücreli yapıları elektron taramalı mikroskop ile incelenmiştir. Morfoloji analizlerinden sonra, hücre yoğunluğu, boyutu ve duvar kalınlığı hesaplanmıştır. Sert segmentlerin hücre yoğunluğu ve boyutu üzerine etkileri incelenmiştir. Kristalizasyonun basınç altında gaz ile ve basınç düşürme hızından nasıl etkilendiğini anlamak amacıyla DSC analizleri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we focus on bead foaming behavior of expanded thermoplastic polyurethane (ETPU) by using batch foaming process. Because TPU chemical composition and morphology directly affect the foam product features, different hard segments ratio and different polyols types of TPU were examined. Moreover, during the process, the effect of conditions which are saturation temperature, pressure and time on foam morphology were investigated. Cell nucleation phenomena were examined with pressure drop rate. Moreover, gas effect on crystalline segments under different conditions was investigated. Firstly, TPU samples were analyzed by thermal gravimetric analysis (TGA) to understand thermal decomposition behavior and the onset degradation temperature. Also, differential scanning calorimetry analysis (DSC) was used for understanding melting and crystallization behavior of TPU by non-isothermal analysis. According to results, process temperature range were investigated. For understanding the melt behavior and rheological properties of TPU, rheometer under oscilatory shear loads and melt flow indexer were used. To understand crystallization behavior of TPU under certain annealing temperature, isothermal analysis in DSC was used. By using thermal analysis, the temperature range was specified for foaming experiments. Under 2000psi for 30min different process temperatures were run until find reliable value for foaming processing. After finding the process temperature, all samples were foamed at 1000, 1500 and 2000psi for 30min in order to understand pressure effect on foaming. Later, samples were foamed at 15, 30 and 60min under 2000psi for investigating time effect on foam morphology. Furthermore, all foaming experiments were repeated again with very slow drop rate without obtaining foaming structure. Thus, gas effect on crystallization and cell nucleation phenomena were investigated. Finally, the foamed TPU samples were characterized. Firstly, the density of foamed samples and their expansion ratio were measured by Archimedes equation. Secondly, the morphology of cellular structure in foamed samples were observed using scanning electron microscope (SEM). After the analysis of cellular morphology; cell density and cell size were calculated for each samples. Hard segment effect on cell density and size were observed. To understand the effect of hard segment, gas under pressure and pressure drop rate on crystallization; thermal analysis was performed
Benzer Tezler
- Sıkışabilir yatak malzemesi kullanımının gömülü esnek boru davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigating the effects of the use of compressible bedding on the behavior of buried flexible pipes
EMRE AKINAY
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVANUR KILIÇ
- Bor karbür katkılı PMMA (polimetil metakrilat) polimerkompozitlerin ATRP metodu ile sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron carbide additived PMMA (polymethyl methacrylate) polymer composites by ATRP method
DUYGU TULUK TÜRKMANİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Şekil hafızalı ve iletken termoplastik esaslı elektroaktif nanokompozitlerin hazırlanması
Preparation of shape memory and conductive thermoplastic based electroactive nanocomposites
MERVE DOĞU
Doktora
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMUŞ
- İki boyutlu iki gruplu nötron difüzyon denkleminin lineer sınır elemanları ile çözümü
The application of linear boundary elements method two dimensional and two group neutron diffusion equation
SIRMA USTAARAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER
- 4D printing of body temperature responsive hydrogels with self-healing and shape-memory abilities
Kendi kendini onarma ve şekil hafıza özelliklerine sahip vücut sıcaklığına duyarlı hidrojellerin dört boyutlu baskısı
GAMZE AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ OKAY
DR. TURDİMUHAMMAD ABDULLAH