Kınanın farklı kükürtlü vulkanizasyon sistemlerindeki antioksidan etkisi

Abstract

Doğal kauçuk (NR), mekanik özelliklerinin iyi olması, yapışkanlığı, yüksek elastikiyeti, yüksek yırtılma direnci ve düşük ısı birikimi sayesinde oldukça geniş kullanım alanına sahiptir. Bununla birlikte, ana zincirinde yer alan yüksek doymamışlık nedeni ile oksijen ve ozon dayanımının az olması, NR esaslı hamurlarda antioksidan kullanımını zorunlu kılar. Doğal kauçuğun oksidatif bozunması zaman içinde malzemenin performansının kötüleşmesinin yanında fiziksel ve mekanik özelliklerinin de değişmesine neden olur. Doğal kauçuğun korunmasında kullanılan temel antioksidanlar amin esaslı ve fenolik sentetik antioksidanlardır. Bunların üretimleri sırasında sebep oldukları çevresel problemlerden dolayı başta Avrupa ülkeleri olmak üzere çok sayıda ülkede üretimleri terkedilmiştir. Sentetik antioksidanlara yakın performans gösteren doğal muadillerinin bulunması için çok sayıda araştırma yapılmaktadır. Özellikle doğal kauçuğun korunmasında kullanılan en yaygın sentetik antioksidan 2,2,4-trimetil-1,2-dihidrokinolindir (TMQ). Bu çalışmada, alternatif bir doğal antioksidan olan kınanın, TMQ yerine kullanılabilirliği, doğal kauçuğun etkin (EV) ve konvansiyonel (CV) vulkanizasyon sistemleri için karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sentetik antioksidan içeren NR hamurlarının reolojik, mekanik ve yaşlanma özellikleri, aynı amaçla farklı oranlarda kına kullanılan NR hamurları ile karşılaştırılmıştır. Hazırlanan vulkanizatların çaprazbağ yoğunluğu ve ısı etkisinde gerilme-durulma (stress-relaxation) davranışları sıcaklık taramalı gerilme-durulma (TSSR) testleri ile aydınlatılmıştır. Kına, kükürtlü vulkanizasyon sistemi ile pişirilen doğal kauçuk esaslı malzemelerde alternatif ve doğal bir antioksidan olarak başarılı şekilde kullanılabilmiştir. Malzemenin kısa ve uzun dönem yaşlanma davranışları üzerinde pişirme sisteminin oldukça etkili olduğu görülmüştür. Bu etki, farklı vulkanizasyon sistemleri için çaprazbağ kararlılığında gerçekleşen değişkenliğe bağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Antioksidan, Doğal Kauçuk, Kına, Yaşlanma.

Natural Rubber (NR) has been used in lots of applications which require high flexibility and good mechanical properties. However, poor resistance against to ozone and oxygen is a drawback for NR. Oxidative aging of NR leads to the deterioration in the physical and mechanical properties. Using various antioxidants during compounding is common way to improve the aging resistance and so service life of NR. In rubber and tire industries, the most widespread used antioxidants are phenolic and amine based synthetic antioxidants and 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (TMQ). However, synthetic antioxidants cause some environmental problems during their production processes; like the other rubber compounding ingredients, antioxidants tend to be replaced by natural alternatives. In this study, henna has been evaluated as a natural antioxidant in NR based rubber compounds for efficient (EV) and conventional (CV) vulcanization systems.Performance of henna was evaluated in terms of rheological, mechanical and aging properties of henna containing compounds. Aging properties were also investigated for short and long term thermal aging experiments. Temperature scanning stress relaxation (TSSR) tests were performed for understanding the relation between antioxidant type and vulcanization system by means of crosslink density and relaxation behaviour of the materials. It has been concluded that, henna could be used as a powerful alternative antioxidant for sulphur vulcanization of natural rubber matrix. Short and long term performances of henna were also found to be related to vulcanization system. This variation has been attributed to crosslink stability for different vulcanization systems.Keywords: Antioxidant, Natural Rubber, Henna, Aging.