Çinko borat katkılı CTP kompozit malzemelerin üretimi, mekanik ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, elektrik sanayinde yoğun olarak kullanılan cam elyaf takviyeli polyester malzemenin, çinko borat katkısı ile üretimi, malzemede meydana gelen mekaniksel ve kimyasal etkileri araştırılmıştır. Yapılan bu işlemde hedef, kullanılan malzemelerin birbirlerinin zayıf olan yönlerini daha fazla iyileştirmek ve istenilen yönde daha fazla özellik katan bir malzeme elde etmektir. Kompozit malzemelerin geliştirilme amacı genellikle belirli bir kullanım için, belirli bir özellik dengesi elde etmektir. Elektrik sanayinde oldukça sık kullanılan cam elyaf takviyeli kompzit malzemelerin tercih edilme sebebi öncelikle, mukavvemetli olması, yoğunluğunun düşük olması, yalıtkan olması ve alev geciktirici özellikte olmasıdır. Polimer matrisli kompozit malzemeler matris olarak polimer ve takviye olarak elyaf kullanılarak üretilen kompozitlerdir. Polimerler matrisli kompozitlerin oda sıcaklığındaki yüksek performansı, maliyetsiz oluşu ve kolay üretilebilmesi kompozitler arasında çok sık tercih edilmesinin nedenidir. Polimerler doğalarının gerektirgiği üzere yanıcı malzemlerdir. Polimerler düşük sınırlı oksijen indeksine sahiptir ve yanma (UL-94) testinde başarılı bir sonuç veremez ve bu sebeble günlük hayatta uygulamaları insan hayatı için büyük bir yangın sorunu ortaya çıkarır. Bu malzemeler sadece polyester ve cam elyaf olarak bu özellikleri tam anlamıyla karşılayamamaktadır. Bu yüzden katkı malzelerine ihtiyaç vardır. Polimerlerin alev geciktirici davranışını yükseltmek, kullanımlarını çoğu uygulamaya yaymak büyük bir zorluktur. Halojenli katkı maddeleri gibi çeşitli alev geciktirici katkı maddeleri, çevre üzerindeki kanıtlanmış veya şüphelenilen olumsuz etkileri nedeniyle aşamalı olarak kullanımdan kaldırılırken, polimerlerin yangına tepkisi ve yangına dayanıklılık performansları açısından güvenlik gereksinimleri şu anda giderek daha zor hale geliyor. Tüm alev geciktiriciler, ısıtma, piroliz, ateşleme veya alev yayılması sırasında yanma sürecine müdahale etmek için kimyasal ve/veya fiziksel bir mekanizma yoluyla buhar fazında veya yoğun fazda hareket eder. Örneğin, dolgu maddelerinin dahil edilmesi esas olarak polimeri seyreltme ve bozunma gazlarının konsantrasyonunu azaltma işlevi görür. Boratlar, alev geciktirici özelliklere sahip bir inorganik katkı maddesi ailesidir. Bunlar arasında 2ZnO 3B2O3 3.5H2O gibi çinko boratlar en sık kullanılanlardır. 290 ve 450 C arasındaki endotermik bozunmaları (503 kJ/kg) su, borik asit ve bor oksit (B2O3) açığa çıkarır. Oluşan B2O3 350°C'de yumuşar ve 500°C'nin üzerinde akar ve koruyucu bir camsı tabaka oluşumuna yol açar. Oksijen atomları içeren polimerler söz konusu olduğunda, borik asidin varlığı dehidrasyona neden olarak karbonize bir tabaka oluşumuna yol açar. Bu tabaka polimeri ısı ve oksijenden korur. Böylece yanıcı gazların salınımı azaltılır. Çinko Borat; polivinil klorür, polietilen, polipropilen, naylon, epoksi, poliesterler, termoplastik elastomerler ve kauçuklar gibi polimer sistemlerinde alev geciktirici, duman ve parlama baskılayıcı ve anti-ark ajan olarak kullanılmaktadır. Çinko borat ile üretilen plastik malzemeler, daha dayanıklı ve kaliteli ürünlere dönüşür.Termoset reçineler, işlenmesi en basit plastik malzemeler arasındadır. Gerekli olan tek şey aktivatörde karıştırmak, bir kalıba dökmek, soğumaya bırakmak ve ardından kalıptan çıkarmak. Kalıp konturlarının birebir aynısı ısı ve basınç gerektirmeden üretilir. Kalıp, yüzey sızdırmaz ise metal, ahşap, plastik, hatta alçı veya karton gibi hemen hemen her türlü gözeneksiz malzemeden yapılabilir. Daha yüksek bir üretim hızı isteniyorsa, ısıtılmış bir kalıp kullanılabilir. Isı, kürleme sürecini hızlandırır, daha eksiksiz bir kür sağlar ve daha uzun bir kap ömrü sağlayan aktivatörlerin kullanımına izin verir. Malzemeyi üretmek için el yatırması + soğuk press yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde kalıp iki taraflı olduğu için üretilen malzemenin iki yüzü de parlak olarak çıkmaktadır.Numunelere %10,%15,%20,%25 oranlarda çinko borat eklenerek malzeme üzerinde mekaniksel ve kimysal özellilerine etkisi incelenmiştir. Numunelerin çekme dayanımı özelliklerini belirlemek için ISO 527 – 1'e uygun çekme testi, eğme dayanımı özeliklerini belirlemek için ISO 178'e uygun eğme testi, darbe dayanımı özelliklerini belirlemek için ISO 179'e uygun darbe testi yapılmıştır. Yanma özellikleri UL94 yatay ve dikey yanma testi ile belirlenmiştir. Sonuç olarak cam elyaf takviyeli kompozit malzemeye eklenen çinko borat, %10 eklendiğinde çekme dayanımında ve eğme dayanımında artış meydana gelmiştir. Oran artıkça çekme dayanımı düşmüştür. %15 oranında eklendiğinde darbe dayanımında en yüksek sonuç elde edilmiştir. Yanma özellikleri ise yatay yanma testine göre yavaş yanan (HB) malzeme olarak sınıflandırılmıştır. Dikey yanma testinde standartların (V0,V1 ve V2) hiçbirini karşılamamıştır.