POSS ile takviye edilmiş doğal kauçuk hamurlarının vulkanizasyon kinetiğinin DSC ve reometre ile incelenmesi
Effects of POSS nanoparticles on the vulcanization kinetics of natural rubber compounds
- Tez No: 801054
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Polihedral oligomerik silseskuiokzanlar (POSS'lar), polimer molekülleri ve bunların reaktif bölgeleri arasındaki fiziksel ve/veya kimyasal etkileşimlerle polimer matrislerinde gelişmiş özellikler sağlayabilen yeni nesil katkı maddeleridir. Kauçuk esaslı malzemelere ilavesi ile vulkanizasyon reaksiyonuna katılarak çapraz bağlanmayı arttırarak gelişmiş ürün özellikleri elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, farklı oranda (1,3,6 ve 8 phr) ve farklı tipte POSS (OV-POSS, OM-POSS, M-POSS) ilaveli doğal kauçuk esaslı hamurların kükürt vulkanizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tüm hamurların reolojik özellikleri ve pişme profili MDR cihazında, çapraz bağlanma sıcaklığı başta olmak üzere önemli ısıl geçişleri de DSC cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Hamurların vulkanizasyon kinetiği hem reometre cihazında farklı sıcaklıklarda (150oC, 160oC, 170oC, 180oC, 190oC) elde edilen reometre eğrileri kullanılarak Isayev & Deng ve Han kinetik modelleri uyarınca hem de DSC cihazında farklı ısıtma hızlarında (3oC/dk, 6oC/dk, 10oC/dk, 15oC/dk) elde edilen DSC termogramları kullanılarak Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa ve Crane kinetik modelleri uyarınca incelenmiştir. OV-POSS ve M-POSS ilaveli hamurlarda POSS oranına bağlı olarak pişme genliğinde artış ve pişme hız indeksi değerlerinde düşüş olduğu ancak OM-POSS ilaveli hamurlarda farklı bir eğilim olduğu görülmüştür. Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) sonuçları, POSS nanoparçacıklarının vulkanizasyon reaksiyonunda yer alarak kükürt ve/veya elastomerlerle etkileşime girdiğini doğrulamaktadır. POSS türü ve miktarından bağımsız olarak POSS ilavesinin çapraz bağlanma başlangıç sıcaklıklarında anlamlı bir değişim göstermemiştir. Reometre cihazı sonuçlarından elde edilen verilerle NR-POSS karışımlarının vulkanizasyon kinetiğinin Isayev & Deng kinetik modeliyle açıklanmasında uyumlu olduğu ancak HAN kinetik modeliyle uygun olmadığı görülmüştür. DSC termogramları ile değerlendirilen Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa ve Crane kinetik modellerinde ise OV-POSS, OM-POSS ve M-POSS ilaveli NR esaslı kauçuk hamurlarında vulkanizasyon kinetiğinin açıklanmasının uyumlu olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSSs) are new generation additives that can provide improved properties in polymer matrices through physical and/or chemical interactions between polymer molecules and their reactive sites. POSSs are able to participate vulcanization reaction to improve crosslink structure. In this study, OV-POSS, OM-POSS and M-POSS in various concentrations (1-3-6 and 8 phr) were evaluated regarding their effects on vulcanization kinetics of natural rubber based rubber compounds. Kinetic analysis were performed by modelling rheological and thermal data of vulcanization. Rheological properties and cure profile of all NR-POSS compositions were measured with a moving die rheometer (MDR), and the important thermal transitions, particularly the crosslinking temperatures, were determined using differential scanning calorimetry (DSC). The vulcanization kinetics of NR-POSS compounds were analyzed according to Isayev & Deng and Han kinetic models by processing rheological data obtained at elevated temperatures (150oC, 160oC, 170oC, 180oC, 190oC). DSC measurements were performed at various heating rates, which were 3oC/min, 6oC/min, 10oC/min and 15oC/min) and data sets from the thermograms were analyzed according to Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa and Crane kinetic models. Cure extent values of OV-POSS and M-POSS containing compounds were measured as higher compared to the natural rubber based reference compound whereas the cure reaction became slower with increasing POSS content., Kinetic study based on Kissinger, Flynn-Wall-Ozawa and Crane models confirmed the possible interactions of POSS nanoparticles to sulfur and/or polymer during vulcanization reaction. Regardless of the type and amount of POSS, cure extent did not follow a significant change at relatively low temperatures. Rheology-based vulcanization kinetic data could successfully fit Isayev&Deng model whereas Han model was found not to be able to represent kinetic data for sulfur vulcanization of POSS containing natural rubber based compounds.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel hibrit nanoparçacıklar ile takviye edilmiş doğal kauçuk harmanlarının geliştirilmesi
Development of natural rubber compound reinforced with functional hybrid nanoparticle
NAZLI YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
- Tekstil elyafa yapışma özelliği ve ısıl kararlılığı iyileştirilmiş doğal kauçuk formülasyonlarının geliştirilmesi
Development of a natural rubber formulation to improve the textile cord to rubber adhesion and thermal stability
SAMET DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KODAL
- POSS nanotanecikleri ile takviye edilmiş NR/SBR harmanlarının mekanik, dinamik-mekanik, ısıl, reolojik, morfolojik ve poliamit elyaflara yapışma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical, dynamic-mechanical, thermal, rheological, morphological and adhesion properties to polyamide cords of POSS nanoparticles reinforced NR/SBR blends
ÇAĞIL ŞENOL ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KODAL
- Poliamit kompozitlerin kırılma tokluğu ve kırılma davranışının esas kırılma işi ve j-integral metotları ile analizi
Analysis of fracture toughness and fracture behavior of polyamide composites by using essential work of fracture and j-integral methods
SİNAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANER YILMAZ
- Effects of polyhedral oligomeric silsesquioxane reinforced polypropylene (PP) nanocomposites on the thermal, mechanical, and optical properties of PP
Polihedral oligomerik silseskuiokzan katkılı polipropilen (PP) nanokompozitlerin PP üzerindeki termal, mekanik ve optik özelliklerinin incelenmesi
SEVİL KAYNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
PROF. DR. MÜKERREM ÇAKMAK