İYONLAŞTIRICI RADYASYONUN FARKLI AJANLARLA KÜRLENMİŞ POLİ(EPİKLOROHİDRİN-KO-ETİLEN OKSİT-KO-ALLİL GLİSİDİL ETER) (GECO) BAZLI ELASTOMERLERIN ENERJİ SÖNÜMLEME ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, POLİMER BİLİM VE TEKNOLOJİSİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: PELİN TONKA
Danışman: Murat Şen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Epiklorhidrin esaslı kauçuklar, butil ve kloropren kauçuğa alternatif olarak geliştirilen ve üstün özelliklerinden dolayı son yıllarda kullanım alanı giderek artan polimerlerdir. Diğer birçok kauçuğa göre daha yüksek yağ, yakıt, ozon ve kimyasal direncine sahip olmaları, yüksek düzeyde ısı direncinin bulunması, bunların yanı sıra yüksek titreşim sönümleme özelliğinden dolayı tercih edilmekte ve kullanım alanları giderek artmaktadır. Önceki çalışmalarda, pişirici sistem ve diğer karışım bileşenleri eklenmeden, poli(epiklorohidrin-ko-etilen oksit-ko-allil glisidil eter(GECO) terpolimerinin, saf halde ışınlanması sonucu radyasyonla çapraz bağlanma eğilimi gösteren bir polimer olduğu kanıtlanmıştır. Bu çalışmada, öncelikle epiklorohidrinin etilen oksit ve allil glisidil eter ile hazırlanan terpolimerin (poli(epiklorohidrin-ko-etilen oksit-ko-allil glisidil eter) farklı pişirici katkılarla kürlenme koşulları belirlenmiş, kürlenmiş malzemelerin yapısal değişiklikleri ve enerji absorplama özelliğinin ne ölçüde değiştiği incelenmiştir. Pişirici sistem olarak 2,4,6-Trimerkapto-s-triazin (TMT); 0,8, 1,2 ve 1,6 phr ve hekzametilen diamin karbamat (HMDAC); 1,5, 2,5, 4,0 phr olmak üzere farklı oranlarda kullanılmış, pişirici miktarının değiştirilmesi sonucu fiziksel ve kimyasal özelliklerin değişimleri analiz edilmiştir. Bu amaçla, elastomerlerin dinamik-mekanik özellikleri, gerilim-gerinim davranışları, enerji absorlama kapasitelerinin belirlenmesine yönelik mekanik sıkıştırma testleri ve servis sıcaklıklarının belirlenmesi için sıcaklık taramalı gerilim gevşemesi (TSSR)testi yapıılmış ve şişme deneyleri ile ağ yapısı özellikleri aydınlatılmıştır. Çalışmalar sonucunda, hem TMT sisteminde hem de HMDAC sisteminde pişirici miktarının artmasına bağlı olarak elastomerlerin çapraz bağ yoğunluklarının, sertlik değerinin ve enerji absorplama kapasitelerinin arttığı saptanmıştır. TSSR ölçümleri ile ve Money-Rivlin yaklaşımına göre hesaplanan çapraz bağ yoğunluklarının; T3108-TMT08 < T3108-HMDAC15 < T3108-TMT12 < T3108-HMDAC25 < T3108-TMT16 < T3108-HMDAC40 olarak değiştiği görülmüştür. Enerji sönümleme kabiliyetlerinin, TMT ve HMDAC miktarlarının artışına bağlı olarak arttığı, sisteme yüklenen enerji başına histerizis kayıplarının (bağıl histerizis kaybı) ise, hem TMT hem de HMDAC miktarına bağlı olarak arttığı ancak bu artışın sınırlı düzeyde olduğu görülmüştür. Literatürde GECO elastomerlerinin polimer-çözücü etkileşim parametresi (χ) bulunmadığı saptanmış, tez kapsamında GECO-aseton sistemi için grup katkısı metoduyla teorik olarak bu değer 0,571 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, GECO elastomerlerinin aseton içindeki denge şişme polimer hacim fraksiyonları(2m) ve polimer-çözücü etkileşim parametresi (χ) TSSR'den elde edilen çapraz bağ yoğunluğu değerleri kullanılarak Flory-Rehner eşitliği yardımıyla hesaplanmıştır. Çapraz bağlanmamış, saf haldeki GECO elastomerinin grup katkısı metoduyla teorik olarak hesaplanmış polimer-çözücü etkileşim sabiti (χ) ile karşılaştırıldığında, yardımcı katkılar eklenerek pişirilmiş, çapraz bağlanmış TMT ve HMDAC içerikli GECO elastomerlerinin polimer-çözücü etkileşim sabitinin (χ) arttığı saptanmış, bu sonuç, elastomerler üzerinde meydana gelen değişikliklerle uyumlu bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında, polimerlerde çapraz bağlanmanın ve yapısal özelliklerin geliştirilmesinde uygulanan iyonlaştırıcı radyasyonun çapraz bağlanmış GECO elastomerleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla, hazırlanan örnekler, 0-100 kGy doz aralığında iyonlaştırıcı radyasyon ile etkileştirilmiştir. İyonlaştırıcı radyasyonun polimerler üzerinde zincir kesilmesi ve çapraz bağlanma olmak üzere iki temel etkisi bulunmaktadır. Epiklorohidrin terpolimerinde hangi etkinin baskın olduğunun anlaşılması amacıyla kürlenmiş örnekler elektron demetleri ile ışınlanmış, iyonlaştırıcı radyasyonun çapraz bağlanma yönünde baskın olacak şekilde etki ettiği sonucuna varılmıştır. Bu değişime bağlı olarak mekanik test sonuçlarından aynı uzama değerleri dikkate alınarak bir karşılaştırma yapıldığında, elastik modül değerlerinin ışınlama dozu arttıkça arttığı, ışınlama dozuna bağlı olarak çapraz bağ yoğunluklarının arttığı ancak zincir kesilmesi eğiliminin de ışınlamaya bağlı olarak hata noktaları oluşturduğu ve/veya yapının sertleşmesi sonucunda kopma dayanımı değerlerinin giderek düştüğü saptanmıştır. Bu durumun bir istisnası T3108-TMT12 elastomerlerinde olmuş, kopma dayanımı değerleri, bu elastomerlerde, ışınlama dozu arttıkça artmıştır. Bunun sebebinin -T3108-TMT08 elastomerleriyle karşılaştırıldığında- artan TMT miktarı ile çapraz bağların artması ve devamında elastomerlerin ışınlaması sonucu çapraz bağ yapısının kararlılığının artması olduğu düşünülmüştür. Farklı pişiricilerle hazırlanan ve elektron demetleri ile farklı düzeylerde ışınlanmış GECO elastomerlerinin özellikleri ışınlanmamış örneklerinkiyle karşılaştırıldığında, ışınlama dozunun artmasıyla enerji absorplama kapasitesinin arttığı sonucuna varılmıştır. Tüm bu çalışmaların sonucunda GECO esaslı polimerlerin mekanik, dinamik-mekanik ve sönümleme özelliklerinin, elastomerlerin hazırlanmasında kullanılan pişirici sistemin bileşimine ve iyonlaştırıcı radyasyon dozuna bağlı olarak kontrollü olarak değiştirilebileceği kanıtlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Epiklorohidrin, elastomer, GECO, iyonlaştırıcı radyasyon, enerji sönümleme