Farklı alev geciktirici katkıların Poli (vinil klorür) kompozitler üzerindeki sinerjistik etkileri

Abstract

Günümüzde birçok alanda yaygın olarak kullanılan termoplastik polimerlerden biri poli (vinil klorür)'dür. Plastikleştirilmiş PVC tek başına kullanıldığında kolaylıkla yanabilen bir malzemedir, bu nedenle yanma direncinin artması için çeşitli alev geciktirici katkılar ile birlikte kullanılması gerekmektedir. Bu çalışmada PVC kompozitin yanıcılığını azaltmak için alev geciktrici katkılardan çinko borat (ZB), alüminyum trihidrat (ATH), magnezyum hidroksit (MH), trifenil fosfat (TPP)'ın kombinasyonları kullanılmıştır. PVC kompozitler çift vidalı ekstrüderde farklı katkılar ile birlikte alev geciktiricilerin de eklenmesiyle üretilmiştir. Örneklerin sınırlayıcı oksijen indeksi (LOI), termal kararlılık, vicat yumuşama sıcaklığı, füzyon süresi, mikroyapı, mekanik ve termal özellikleri belirlenmiş, alev geciktirici katkıların PVC üzerindeki sinerjistik etkileri araştırılmıştır. Mikroyapı analizi SEM, termal analizler TG/DTA ile gerçekleştirilmiştir. LOI sonuçları, yüksek miktarlarda ZB-ATH kombinasyonunun % 53.4 ile en iyi değerini sağladığını göstermiştir. Çinko borat ve kombinasyonlarının yanmazlık özelliğini geliştirdiği ancak PVC kompozitlerin mekanik dayanımlarını bir miktar düşürdüğü belirlenmiştir. Alev geciktirici eklenmeyen PVC ile karşılaştırıldığında alev geciktirici katkılı kompozitlerin daha iyi termal kararlılığa sahip olduğu görülmüştür. Bunun yanında ZB-ATH-MH üçlü kombinasyonunun ikili kombinasyonlara bir alternatif olabileceği düşünülmüştür. Çalışmada ayrıca, cevap yüzeyi metodolojisi (RSM) altındaki Merkezi Bileşik Tasarım Yöntemi (MBTY) kullanılarak farklı miktarlarda ZB, ATH, TPP alev geciktiricilerini içeren 20 adet kompozit üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. MBTY sonucunda PVC özelliklerini alev geciktirme açısından en önemli etkileyenin TPP olduğu, ZB'nin de anlamlı olarak katkısının bulunduğu görülmüştür. Modelin 4 cevabı karar katsayısı (R2) % 90'ın üzerinde yalnızca statik termal kararlılık cevabında % 72.49 olarak tahmin ettiği belirlenmiştir.

Poly (vinyl chloride) is one of the termoplastic polymer used in many fields recentley. Plasticized PVC is a material that can be easily burned when used alone so it must be used together with various flame retardant additives to increase combustion resistance. In this thesis, combinations of zinc borate (ZB), alumina trihydrate (ATH), magnessium hydroxide (MH) and triphenil phosphate (TPP) were used to reduce flammability of PVC composite. PVC composites are produced by adding flame retardants together with various additives in twin screw extruder. LOI, thermal stability, vicat softening temperature, fusion time, microstructure and mechanical and thermal properties of composites were investigated and the synergistic effects of flame retardants on PVC were determined. Microstructure analysis and thermal analysis were determined with SEM and TG/DTA respectively. LOI results showed that high amount of ZB-ATH combination provided the best LOI value of 53.4%. ZB and combinations of flammability properties were improved, but it was determined that the mechanical properties of composites decreased slightly. Compared to PVC without flame retardant composites had better thermal stability. Furthermore, the triple combination ZB-ATH-MH was considered to be an alternative to binary combinations. In this study, 20 composites containing different amounts of ZB, ATH, TPP flame retardants were analyzed by using central composite design method under response sufrace methodology. As a result of CCD (Central Composite Design) PVC properties in terms of flame retardant TPP was the first effect, ZB was determined to have a significant contribution. According to central composite design, TPP and ZB is more effective than another additives respectively. 4 response of model, the R-squared (R2) is higher than 90 % , R-squared of static thermal stability is 72.49 % .