Doğal genleşmiş perlit ve lignoselüloz dolgulu EPDM kauçuk kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, doğal bir volkanik kayaç olan genleşmiş perlit (EP) ve lignoselülozik yapıdaki ayçekirdeği kabuğu, çevre dostu, sürdürülebilir, düşük maliyetli ve yüksek performanslı kauçuk kompozit malzemeler elde etmek amacıyla EPDM kauçuk matrisine ilave edilmiştir. Bu bileşenlerin kompozit üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Homojen EPDM esaslı kauçuk karışımları elde etmek için endüstride yaygın olarak uygulanan üretim prosesi kullanılmıştır. Bu proses, dahili karıştırıcı (Banbury) ve çift silindirli açık milin kullanıldığı iki aşamalı bir prosestir. Elde edilen kauçuk karışımı, daha sonra yüksek sıcaklık ve basınç altında hidrolik pres ile vulkanize edilmiştir. Farklı miktarlarda EP ve ayçekirdeği kabuğu ilave edilerek, bu dolgu maddelerinin vulkanizasyon özellikleri, fiziksel ve mekanik özellikler, çapraz bağ yoğunluğu, termal iletkenlik, termal stabilite, yüzey pürüzlülüğü ve temas açısı gibi kompozit özellikleri üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. EP'in EPDM kompozit formülasyonuna ilave edilmesi, yaşlanma direncini, termal stabilitesini ve termal izolasyon özellikleri önemli ölçüde geliştirmiştir. Ayrıca kompozitteki EP oranının artması ile, çapraz bağ yoğunluğunda ve sertlikte belirgin bir artış sergilenirken kopma uzaması ve gerilme mukavemetinde ise bir miktar azalma gözlenmiştir Polar yapıdaki EP'in apolar yapıdaki EPDM ile etkileşimini artırmak amacıyla üç farklı silan ajanı (bis[3-(trietoksisilil) propil] tetrasülfür silan (TESPT, Si69), bis(trimetoksisilil)-polidimetilsiloksan (PDMS) ve trimetoksisililpropilmetakrilat (TMSPM)) EP yüzeyi modifiye edilmiştir. Bu ajanların kompozit özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, EP'in EPDM matrisi içinde homojen bir dağılım gösterdiğini ve güçlü arayüzey etkileşimlerini ortaya koymuştur. Silanlama işlemi sonrası elde edilen kompozitlerin fiziksel, mekanik, termal yalıtım ve yüzey hidrofobisitesi özelliklerinde kayda değer iyileşmeler gözlenmiştir. Özellikle PDMS ile silanlanmış EP içeren kompozitlerin çekme testi sonucu elde edilen kopmada uzama ve kopma dayanımı değerlerinde sırasıyla %54 ve %82 oranında ciddi bir artış gözlenmiştir. Ayçekirdeği kabuğunun EPDM kompozitlerinde dolgu malzemesi olarak potansiyel kullanımı değerlendirilmiş ve formülasyondaki ana dolgu maddeleri ile sinerjik etkileri ortaya koymuştur. Bu çalışma sonucunda ayçekirdeği kabuğu karbon siyahı yerine kaolin ve EP ile kullanıldığında fiziksel ve mekanik özelliklerde gelişme görülmüştür. Elde edilen sonuçlar EP ile ayçekirdeği arasındaki sinerjik etkiyi kanıtlamaktadır. Ayrıca, ayçekirdeği kabuğunun biyolojik olarak parçalanabilir ve yenilenebilir yapısı, geliştirilen EPDM kompozitlerinin genel sürdürülebilirliğine ve çevre dostu olmasına katkıda bulunmuştur. Bu çalışmanın bulguları, EPDM bazlı kompozitlerin özelliklerini geliştirmek için düşük maliyetli, sürdürülenbilir ve çevre dostu EP ve lignoselülozik dolgu maddelerinin kullanılma potansiyelini göstermektedir.