Fosfor esaslı yanma geciktirici içeren sert poliüretan köpük sentezi ve karakterizasyonu

Poliüretan içerdiği organik ünitelerin karbamat bağlarıyla bağlanmasıyla oluşan bir polimer çeşididir. Poliüretan sentezi, iki yada daha fazla izosiyanat grubu içeren moleküllerin iki yada daha fazla hidroksi grubu içeren polioller ile ekzotermik reaksiyonu ile sağlanır. Son ürün olan poliüretanın istenen özellikleri, reaksiyon sırasında kullanılan izosiyanat çeşidinin, poliolün molekül ağırlığının ve fonksiyonalitesinin değiştirilmesiyle elde edilir. Poliüretan sentezinde, reaksiyon hızını arttırmak amacıyla katalizör eklenebilir. Poliüretanlar malzeme foksiyonelliğini uygun hale getirme esnekliği sebebiyle çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Poliüretan köpükler üstün ısı yalıtımı ve üstün fiziksel-mekanik özellikleri sebebiyle çok geniş uygulama alanına sahiptir. Günümüzde, termal izolasyon, otomotovi, konstrüksiyon, boya, yapıştırıcı, kaplama, ayakkabı, beyaz eşya gibi pek çok alanda rijit poliüretan köpük uygulamalarına rastlamak mümkündür. Poliüretan üretimi, kullanılacağı alana göre sert veya esnek poliüretan olarak yapılabilmektedir. Poliüretan köpükler, ısı ve ses izolasyon maddesi olarak, mobilyaların, kırılacak maddelerin taşınmasında ve döşemelerde kullanılır. Sert poliüretan köpükler ince yapıya sahip uçak kanatlarının içine yerleştirilerek kullanılır. Bununla birlikte, rijit poliüretan köpükler geniş yüzey alanına sahip olduklarından kolay yanabilme özelliğine sahiptir. Kullanım alanları düşünüldüğünde bu durum büyük risk barındırmaktadır. Bu durumu iyileştirmek, poliüretana yanmazlık katmak amacıyla yanma geciktirici maddeler üzerinde fazlasıyla çalışmalar yapılmıştır. Pek çok yanma geciktirici katkı maddesi çeşidi olsa da genel olarak kullanılan yanma geciktiricler, halojen içerikli, fosfor içerikli ve nitrojen içerikli yanma geciktiricilerdir. Bununla birlikte, halojen içerikli yanma geciktiricilerin, reaksiyon sonrası çıkardığı toksik gazların çevreye olumsuz yönde etki sağlaması sebebiyle son dönemlerde kullanımında kısıtlanmaya gidilmektedir. Bu sebeple, yanma gecikiktirici katkı maddeleri çalışmaları son zamanlarda halojen içermeyen, fosfor içerikli katkı maddelerinin üretimine doğru yönelmektedir. Genel olarak kullanılan fosfor içerikli katkı maddeleri, fosfatlar, fosfonatlar, fosfin oksitlerdir. Fosfin oksit içeren polimerlerin yanma geciktirme, yüksek termal ve oksidatif kararlılık, organik çözücülerde çözünebilirlik, diğer malzemelerle iyi birleşme ve karışabilirlik gibi özel avantajları bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında bis(3-hidroksiaminofenil)fenil fosfin oksit (BHAPPO) adlandırmasına sahip fosfor içerikli yanma geciktirici madde sentezlenmiştir. Sentezlenen maddenin fonksiyonel iki ucu hidroksi grubu içermekte bu sebeple poliüretan sentezinde polyol katkısı görevi görmektedir. Sentez ürünü BHAPPO ile ağırlıkça % 4 ve % 8 olacak şekilde rijit poliüretan köpükler yapılmıştır. Yanabilirlik özelliğini tayin edebilmek üzere saf poliüretan köpük sentezi de yapılmıştır. Buna ek olarak, poliüretan köpüğe yanmazlık konusunda sinerjik etki yaratmak ve bunu incelemek üzere ticari bir yanma geciktirici katkısı olan amonyum polifosfat (APP) ile BHAPPO kombine edilip bu karışımla ağırlıkça % 8 oranında poliüretan köpükler hazırlanmıştır. Bu kombinasyonla ağırlıkça % 8 oranında yapılan köpüklerin BHAPPO:APP oranları sırasıyla 2:6, 4:4 ve 6:2 şeklinde ayarlanmıştır. BHAPPO karakterizasyonu fourier transform infrared spektroskopi (FT-IR), hidrojen nükleer manyetik rezonans (1H-NMR), fosfor nükleer manyetik rezonans (31P-NMR) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile yapılmıştır. Poliüretan köpük analizlerinde yanmazlık tayinleri limit oksijen indeks (LOI) ve termal gravimetrik analiz (TGA) ile sağlanmıştır. Poliüretan köpüklerin morfolojisini araştırmak amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmış; mekanik özelliklerini incelemek için ise basma testi uygulanmıştır.