Vulkanizasyon parametrelerinin doğal kauçukların çapraz bağ yoğunluğu ve malzeme ömrü üzerindeki etkisinin incelenmesi

Bu tez çalışmasının amacı; doğal kauçuk (NR) esaslı parçalarda vulkanizasyon parametrelerinden özellikle kürlenme süresinin çapraz bağ yoğunluğuna ve dolayısı ile parçanın çalışma yerindeki performans ve ömrüne etkisini incelemektir. Bu çalışmada kullanılan tüm numuneler aynı kauçuk reçetesinden hazırlanmıştır. Kauçuk hamurların yarımamül aşamasında mooney viskozite ve rheometre testleri yapılmıştır. Bu kapsamda hazırlanan doğal kauçuk karışımı; optimizasyon sonucu belirlenen 160°C sabit sıcaklıkta farklı vulkanizasyon sürelerinde (3, 5, 10 ve 15 dk.) kükürt pişirici sistemi ile kürlenmiştir. Vulkanizasyon sonucu elde edilen numunelerde çapraz bağ oluşumu ve yoğunluğunun tespiti için şişme (swelling) deneyi, farklı sıcaklıklarda (70°C ve 100°C) kalıcı deformasyon testi ve katı C-NMR analizi kullanılmıştır. Swelling deneyi ile elde edilen veriler Flory Rehner denklemi kullanılarak, kauçukların çapraz bağ yoğunlukları hesaplanmıştır. Vulkanize numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için; yoğunluk, sertlik, çekme mukavemeti & kopma uzaması, yırtılma mukavemeti, ısıl yaşlanma sonrası sertlik ve kopma uzaması değişimi, ozon ve termal gravimetrik analiz gibi metotlar kullanılmıştır. Deney ve test verileri incelendiğinde, çapraz bağ yoğunluğunun vulkanizasyon süresi ile artarak, 10 dk.'da maksimum değere ulaştığı, sonrasında ise negatif yönde değişim gösterdiği gözlenmiştir. Vulkanizasyon süresi 10 dk. olan numuneler mekanik testlerde en iyi performansı göstermiştir. Gerilim gevşemesi analizleri 3 farklı sıcaklıkta (85°C, 100°C ve 120°C) gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler ile Arrhenius eğrileri çizilmiş ve ekstrapolasyon ile 50°C-120°C arasında değişen sıcaklıklarda numuneler için tahmini çalışma süreleri/servis ömürleri hesaplanmıştır. Kürlenme süresi 10 dk. olan kauçuk numunelerin maksimum çalışma ömrü sergilediği gözlenmiştir. NR kauçuklarda optimum vulkanizasyon süresini aşan kürlemelerde malzemenin reversion (eski haline dönme) durumuna geçerek mekanik ve fiziksel özelliklerinde kayıplar yaşadığı ve sert, ebonit bir yapıya dönüştüğü gözlenmiştir. Bu çalışma ile; çapraz bağlanmanın tam olarak gerçekleştiği parçaların, gerçek çalışma şartlarında en iyi performans ve çalışma ömrü göstereceği sonucuna varılmıştır.