Sentez süreçleri optimize edilmiş biyopoliollerden sert poliüretan köpük eldesi ve köpüklerde formülasyon/yapı/özellik ilişkisi

Sert poliüretan köpükler (SPK'lar), içerisinde yüzey aktif madde, katalizör ve şişirici ajan bulunan bir formülize poliol karışımında, poliol ve diizosiyanatın reaksiyonuyla üretilen ve bileşenlerinin miktar ve türlerinin farklılaştırılmasıyla performans özellikleri kontrol edilebilen önemli polimerlerdendir. Polimerlerin çoğunda olduğu gibi SPK'ların da petrol temelli bileşenlerden üretilmesi çevre, enerji ve malzeme sürdürülebilirliği açısından sorgulanan başlıca konulardan biri haline gelmiştir. Çevre konusunda artan endişeler, petrolün hızla tükeniyor olması ve bunlarla ilgili yapılan düzenlemelerden dolayı günümüzde birçok araştırmacı ve endüstri kuruluşu, poliüretan üretiminin sürdürülebilirliği için petrol temelli kaynakları yenilenebilir kaynaklarla değiştirmeye odaklanmışlardır. Bu çalışmada, şeker pancarı küspesi (ŞK) ve ayçiçek yağı (AY) gibi iki farklı biyokütleden, sırasıyla asit katalizli solvotermal sıvılaştırma ve epoksidasyon sonrası halka açma yöntemleriyle biyopolioller sentezlenmiştir. Biyopoliol sentez süreçleri Yanıt Yüzey Yönteminin Merkezi Kompozit Tasarımı ile optimize edilmiş ve elde edilen biyopolioller ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Biyopolioller ile petrol temelli bir poliol farklı oranlarda harmanlanarak biyo temelli SPK'lar (biyoSPK) sentezlenmiş ve formülasyona bağlı olarak bunların yapı/özellik ilişkileri incelenmiştir. Güç tutuşur özellik kazandırmak için biyoSPK'lara farklı oranlarda genişleyebilir grafit (EG) ve dimetil metil fosfonat (DMMP) katkılanmıştır. Elde edilen tüm köpüklerin ortalama hücre boyutları, kapalı hücre oranları, yoğunlukları, ısıl iletkenlik ve basma mukavemet değerleri belirlenmiştir. Bunun yanında biyoSPK'ların ısıl kararlılıkları termogravimetrik analiz ile güç tutuşurluk özellikleri ise sınırlayıcı oksijen indeks ve konik kalorimetre testleri ile incelenmiştir. Tüm biyoSPK ve kompozitlerin basma mukavemet değerleri 61 ile 260 kPa arasında değişirken, ısıl iletkenlik değerlerinin 27,5 ile 39,3 mW/m.K arasında değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca, artan alev geciktirici miktarına rağmen hücresel yapının korunduğu, APK50/10E/10D ve ŞPK/10E/10D köpük kompozitlerinin sınırlayıcı oksijen indeks (LOI) değerlerinin sırasıyla %25,7 ve %24,9'a arttığı belirlenmiştir.