Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: RÜMEYSA KILIÇ
Danışman: Şehriban Öncel
Özet:
Doğal kauçuk (NR), yüksek elastikiyet, mükemmel dinamik dayanım ve üstün yapışma özellikleri ile otomotiv, havacılık ve mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan stratejik bir polimerdir. Bu avantajlarına rağmen, saf NR’nin mekanik dayanımı ve servis ömrünü arttırmak için dolgu maddeleriyle takviye edilerek performansı artırılmaktadır. En yaygın takviye edici dolgu olan karbon siyahı (N550), mekanik özellikleri iyileştirse de; yüksek enerji tüketimi, fosil kaynaklı oluşu, küçük partikül boyutuna bağlı sağlık riskleri ve çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli sınırlamalara sahiptir. Bu bağlamda, doğal kaynaklı ve çevre dostu alternatif dolgu sistemlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır.
Bu tez çalışmasında, doğal kalsiyum silikat yapısına sahip, lifsi morfolojisi ve yüksek sertlik katkısıyla bilinen vollastonit minerali; karbon siyahının tamamen yerine geçmek amacıyla değil, onunla birlikte kullanılabilecek yardımcı bir dolgu olarak değerlendirilmiştir. Amaç, yüzey modifikasyonu ile aktif hale getirilen vollastonitin farklı oranlarda (3, 6, 9 phr) eklenmesiyle elde edilen NR esaslı kompozitlerde, mekanik, reolojik, termal ve yapışma özelliklerindeki değişimleri sistematik olarak ortaya koymaktır.
Bu kapsamda; yedi farklı formülasyon hazırlanarak reolojik analiz (ML, MH, t90, ts2, CE, CRI), çekme testi (kopma dayanımı, %modül, uzama), Shore A sertlik, kalıcı deformasyon (compression set), aşınma direnci, ve ısıl yaşlanma gibi performans kriterleri değerlendirilmiştir. Ayrıca, termogravimetrik analiz (TGA) ile termal kararlılık belirlenmiş; H-yapışma testi ile kordlara karşı ara yüzey bağ kuvveti ölçülmüş; son olarak da temas açısı ölçümleri ve yüzey enerjisi hesaplamaları ile dolgu-matris etkileşimi üzerinden termodinamik yapışma işi hesaplanarak yapışma potansiyeli değerlendirilmiştir.
Elde edilen sonuçlara göre, özellikle 6 phr aktif vollastonit içeren NR-WA6 numunesi, pişme davranışı, kopma dayanımı, düşük kalıcı deformasyon ve yaşlanma direnci açısından optimum performansı sergilemiştir. Aktif vollastonit ilavesi, yüzey modifikasyonu sayesinde dolgu-matris ara yüzey etkileşimini artırmış ve bu durum hem kopma dayanımında hem de H-yapışma testinde (örneğin NR-WA9 numunesinde >85 N) pozitif katkı olarak yansımıştır. Yüzey enerjisi bileşenleri ve temas açısı verileri de, aktif dolgunun yüzeyde dispersif etkileşimleri artırdığını göstermiş; ancak bu teorik yapışma potansiyeli, tüm örneklerde pratik yapışma değerleriyle birebir örtüşmemiştir. Bu durum, yapışma mekanizmasının yalnızca yüzey enerjisi ile açıklanamayacak kadar çok boyutlu olduğunu ortaya koymuştur.
Bununla birlikte, aşınma direncinde de vollastonit katkısının özellikle aktif formda iken belirgin iyileşmeler sağladığı; NR-W3 ve NR-WA3 numunelerinin daha düşük oranlı katkıyla dahi yüksek aşınma direnci gösterdiği gözlenmiştir. Termal kararlılık açısından, NR-WA9 numunesi en yüksek bozunma sıcaklıklarına ulaşarak dolgunun ısıl direnç katkısını ortaya koymuştur.
Sonuç olarak, vollastonit, karbon siyahı ile birlikte kullanıldığında, doğru oran ve uygun yüzey modifikasyonu ile doğal kauçuk matrisinde mekanik, termal ve yapışma özelliklerini optimize eden etkili bir yardımcı dolgu işlevi görmektedir. Bu çalışma, doğal kaynaklı dolgu sistemlerinin yalnızca performans artırımı değil, aynı zamanda çevresel sürdürülebilirlik ve maliyet etkinliği açısından da yeni nesil kauçuk kompozitlerin geliştirilmesinde önemli fırsatlar sunduğunu ortaya koymaktadır.