Grafit ile güçlendirilmiş etilen propilen dien monomer (EPDM) karışımlarının servis ömrünün belirlenmesi

Kauçuk malzemeler vulkanizasyonun bulunmasıyla beraber günümüzde birçok alanda sıkça kullanılmaya başlanmıştır. Bu malzemeler otomotiv, beyaz eşya, uçak ve roket sanayi, demir yolu ve inşaat gibi sektörlerde önemli bir yere sahiptirler. Kauçuk parçaların bu denli kullanımı servis ömrünün ve kauçuk çeşitliliğinin önemini de arttırmaktadır. Her kauçuk tipinin kendine özgü özellikleri bulunmaktadır ve kullanım alanlarına göre özel malzeme ilaveleriyle bu özellikler daha da geliştirilebilmektedirler. Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM) kauçuğu özelliklerinden dolayı en çok kullanılan kauçuklar arasındadır ve özel malzemeler kullanılarak eksik yönlerinin iyileştirilebilmesi mümkün olan bir kauçuk türüdür. Bu çalışmanın amacı EPDM kauçuk kullanılarak oluşturulmuş EPDM karışımına toz grafit malzemenin ilavesinin hem mekanik özelliklerine hem de servis ömrüne etkisinin araştırılmasıdır. Bunun için çalışma kapsamında dört farklı türde karışım oluşturulmuştur. Karışım reçetelerine özel malzeme olarak toz grafit (EPDM GP) ve toz grafitin modifikasyonları (fosforik asit modifikasyonu (EPDM GP-PA) ve ısıl işlem modifikasyonu (EPDM GP-HT)) 10 phr miktarında eklenmiş, saf karışım reçetesiyle (EPDM 0) karakterizasyon özellikleri, mekanik değerleri ve servis ömürleri karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda ilk önce grafit ve modifikasyonlarının karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Karakterizasyon analizleri için X-ışın kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu analizi (SEM) ve azot adsorpsiyon/desorpsiyon analizi (BET) yapılmıştır. Daha sonra kauçuk karışımlarının reolojik değerleri, viskoziteleri, sertlikleri, kopma mukavemetleri, modül değerleri, uzamaları, yoğunlukları, külleri ve çapraz bağ yoğunlukları analiz edilmiştir. Ayrıca karışımlara 100 °C, 130 °C ve 160 °C'de sıcak havada yaşlandırma testleri yapılmıştır. Yaşlandırmalar 100 °C için 7 ayrı sürede (72h, 144h, 288h, 384h, 624h, 1440h ve 2400h), 130 °C için 7 ayrı sürede (48h, 72h, 144h, 288h, 384h, 624h ve 960h) ve 160 °C için de 7 ayrı sürede (12h, 24h, 72h, 96h, 120h, 144h ve 168h) yapılmıştır. Yaşlandırma sonunda tüm karışımların mekanik değerlerindeki ve çapraz bağ yoğunluklarındaki değişimler incelenmiştir. Yaşlandırma sonunda ilk değerinden %50 değişim gösteren uzama verileri baz alınıp Arrhenius eşitliği kullanılarak tahmini servis ömürleri hesaplamaları için denklemler oluşturulmuştur. Oluşturulan denklemlerden 110 °C, 120 °C, 130 °C, 140 °C ve 150 °C'deki servis ömürleri hesaplanmıştır. Karakterizasyon analizleri sonucunda grafit ile modifikasyonları karşılaştırılmış, XRD analizi sonucunda modifikasyonların malzemenin kristal yapısını etkilemediği, SEM analizi ile morfolojik yapılarının benzer olduğu, BET analiziyle ise modifikasyonların grafite göre yüzey alanı, gözenek boyutu ve hacminde değişiklik yarattığı gözlemlenmiştir. Yapılan mekanik değer incelemesinde grafit ve modifikasyonlarının kauçuğun mekanik değerlerine olumlu etki ettiği görülmüştür. Grafitin karışıma katılmasıyla karışımın yanma eğiliminin arttırdığı ancak fosforik asit modifikasyonlu grafitin karışıma katılmasıyla karışımın yanma eğiliminin azalttığı, iyileştiği görülmektedir. Bununla beraber karışıma grafitin eklenmesi çapraz bağ yoğunluklarını (CLD) da arttırmaktadır ancak fosforik asit ile modifiye edilmiş grafitin eklenmesiyle bağlar arasında açılma görülmüştür. Yaşlandırma sonrası uzama değerlerindeki %50 değişim baz alınarak oluşturulan tahmini servis ömrü denklemlerinden karışımların içinden en yüksek servis ömrü EPDM GP-PA karışımında çıkmıştır. Tüm karışımların servis ömürleri birbirleriyle karşılaştırıldığında ise karışıma grafit veya modifikasyonlarının katılması karışımın servis ömrünü uzattığını göstermiştir.