Nano-fibrillenmiş selüloz / EPDM kompozitlerin mekanik, reolojik ve yaşlanma özellikleri

Bu çalışmanın amacı nanoselüloz / Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM) kauçuktan yeşil kompozit malzemeler geliştirmektir. Elde edilen yeşil kompozitler kimyasal, termal, mekanik, morfolojik ve yaşlanma özellikleri açısından incelenmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, nanoselülozun eklenmesi ile kompozitlerin çekme dayanımı ve elastikiyetleri azalırken, kalıcı deformasyon değerlerinin arttığını göstermektedir. Yeşil kompozit malzemeler daha düşük scorch değerlerine sahiptir, bu da daha kolay ve daha hızlı vulkanize olacakları anlamına gelir. EPDM plakaların yüzeyleri 100 saatlik yaşlanmaya kadar bozulmazken, 250 saat yaşlandırıldıktan sonra 3 phr üzerinde nanoselüloz eklenen plakaların yüzeyinde bazı çatlaklar ve lekelenmeler gözlenmiştir. Yırtılma mukavemeti dışında tüm değerler kabul edilebilir sınırlar aralığındadır. Kısaca yapılan çalışma, nanoselülozun herhangi bir kimyasal bozulma olmaksızın 10.0 phr konsantrasyonuna kadar EPDM ile kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Böylelikle otomotiv sektöründe kullanılan sızdırmazlık profilleri EPDM kauçuk yerine nanoselüloz / EPDM yeşil kompozitler ile üretilebilmektedir. Bu, petrol bazlı malzemeleri biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerle değiştirmek için yenilikçi bir teknoloji olması açısından önemlidir.

Mechanical, rheological and aging properties of nano-fibrillated cellulose/EPDM composites

This work was aimed to develop green composite materials from nanocellulose / Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM) rubber. The obtained green composites were investigated in terms of chemical, thermal, mechanical, morphological, and aging properties. The results obtained in this work showed that the tensile strength and elasticity of the composites decreased with nanocellulose while permanent set values increased. Green composite materials have lower scorch values that means easier and faster vulcanization. Some cracks and staining were seen after 250h aging over 3 phr of nanocellulose whereas the surfaces were not degraded up to 100h weathering. All values are in the range of acceptable limits except for tear strength. Briefly, the study conducted reveals that nanocellulose can be used with EPDM until the concentration of 10.0 phr without any chemical degradation. Thus, sealing profiles used in automotive sector can be produced by nanocellulose/EPDM green composites instead of EPDM rubber. This can be an innovative technology in order to replace petroleum-based materials with bio-degradable materials.

___

  • Afrifah KA, Hickok RA, Matuana LM (2010) Polybutene as a matrix for wood plastic composites. Composites Science and Technology 70(1):167-172
  • Ahmad EEM, Luyt, AS (2012) Effects of organic peroxide and polymer chain structure on morphology and thermal properties of sisal fibre reinforced polyethylene composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 43(4):703-710
  • Allen PW (1972) Natural Rubber and the Synthetics. London Crosby Lockwood Antunes CF, Duin VM, Machado AV (2011) Morphology and phase inversion of EPDM/PP blends – effect of viscosity and elasticity. Polymer Testing 30(8):907–915
  • Arayapranee W, Rempel GLA (2008) Comparative study of the cure characteristics, processibility, mechanical properties, ageing and morphology of rice husk ash, silica and carbon black filled 75:25 NR/EPDM blends. Journal of Applied Polymer Science 109(2):932- 941
  • Ashori A (2008) Wood plastic composites as promising green- composites for automotive industries. Bioresource Technology 99(11):4661-4667
  • Ayrilmis N, Ashori A (2014) Lignocellulosic fibers and nanocellulose as reinforcing filler in thermoplastic composites. Eurasian Journal of Forest Science 2(2):1-6
  • Clarkson CM, Jeffrey PY (2018) Dry-spinning of cellulose nanocrystal/polylactic acid composite fibers. Green Materials 6(1):6-14
  • Farhan A, Mikael S, Lars B (2015) Nanostructured biocomposites based on unsaturated polyester resin and a cellulose nanofiber network. Composites Science and Technology 117:298-306
  • Ghosh NN, Kiskan B, Yagci Y (2007) Polybenzoxazines-New high performance thermosetting resins: Synthesis and Properties. Progress in Polymer Science 32(11):1344-1391
  • Go JH, Ha CS (1996) Rheology and Properties of EPDM/BR Blends with or Without a Homogenizing Agent or a Coupling Agent. Journal of Applied Polymer Science 62(3):509-521
  • Jayamol G, Sreekala MS, Sabu T (2004) A review on interface modification and characterization of natural fiber reinforced plastic composites. Polymer Engineering and Science 41(9):1471– 1485
  • Jung HS, Choi MC, Chang YW (2015) Facile preparation of thermoplastic elastomer with high service temperature from dry selective curing of compatibilized EPDM/polyamide-12 blends. European Polymer Journal 66:367-375
  • Kim KH, Cho WJ, Ha CS (1996) Properties of dynamically vulcanized EPDM and LLDPE blends. Journal of Applied Polymer Science 59(3):407-414
  • Lavoratti A, Scienza LC, Zattera AJ (2016) Dynamic-mechanical and thermomechanical properties of cellulose nanofiber/polyester resin composites. Carbohydrate Polymers 136:955–963
  • Loos WE, Robinson GL (1968) Rates of swelling of wood in vinyl monomers. Forest Products Journal 18(9):109–112
  • Lourenço E, Felisberti MI (2006) Thermal and mechanical properties of in-situ polymerized PS/EPDM blends. European Polymer Journal 42(10):2632–2645
  • Maya JJ, Sabut T (2008) Biofibres and biocomposites. Carbohydrate Polymers 71(3):343–364
  • Menezes A, Siqueira G, Curvelo AS (2009) Extrusion and characterization of functionalized cellulose whiskers reinforced polyethylene nanocomposites. Polymer 50(19):4552-4563
  • Obrecht W, Lambert JP, Happ M (2012) Rubber, 4.Emulsion Rubbers in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim Wiley- VCH
  • Poyraz B, Tozluoglu A, Candan Z (2019) TEMPO-treated CNF Composites: Pulp and Matrix Effect. Fibers and Polymers 19(1):195-204
  • Sanches NB, Cassu SN, Dutra L (2015) TG/FT-IR characterization of additives typcally employed in EPDM formulations. Polimeros 25(3):247-255
  • Sandeep SN, Pei-Yu K, Heyu C (2017) Investigating the effect of lignin on the mechanical, thermal, and barrier properties of cellulose nanofibril reinforced epoxy composite. Industrial Crops and Products 100:208–217
  • Sarkhel G, Choudhury A (2008) Dynamic Mechanical and Thermal Properties of PE-EPDM Based Jute Fiber Composites. Journal of Applied Polymer Science 108(6):3442–3453
  • Sibel DK, Hüsnü G, Yusuf G (2018) The effect of Flamestab®NOR 116 on EPDM-Based Automotive Sealing Profiles. Journal of Rubber Research 21:209-223
  • Siriwerdana S, Ismail H, Ishiaku US (2001) A comparison of white rice husk ash and silica as fillers in EPDM terpolymer vulcanizates. Polymer International 50(6):707-713
  • Stelescu DM, Airinei A, Homocianu M (2013) Structural characteristics of some high density polyethylene/EPDM blends. Polymer Testing 32(2):187–196
  • Wang J, Wu W, Wang W (2010) Preparation and characterization of hemp hurd power filled SBR and EPDM elastomers. Journal Polym Res 18:1023-1032
  • Wang WK, Yang W, Bao RY (2011) Effect of repetitive processing on the mechanical properties and fracture toughness of dynamically vulcanized iPP/EPDM blends. Journal of Applied Polymer Science 120(1):86–94
  • Witt AE, Bosco LR (1973) Hardness and Hardness modulus of wood- polymer composites. Forest Products Journal 23(1):56-60
  • Xanthos M (2005) Functional Fillers for Plastics, Part 1. Wiley VCH Verlag GmbH&Co.KGaA 0.1002/3527605096:1-16
  • Xu G, Yan G, Zhang J (2015) Lignin as coupling agent in EPDM rubber: thermal and mechanical properties. Polymer Bulletin 72:2389– 2398.
Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2146-1880
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2000
  • Yayıncı: Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Hane halkının orman ürünleri sektöründe yeşil pazarlamaya dair tutum ve davranışlarının incelenmesi: Kastamonu örneği

Bahadır Çağrı BAYRAM, Tutku ÜÇÜNCÜ

Kurşun ile kontamine edilen Achroia grisella Fabr. (Lepidoptera: Pyralidae) larvalarının protein, lipit ve karbohidrat kompozisyonundaki değişiklikler

Nevran Eylem AKMAN GÜNDÜZ, Yeliz YILMAZ

Doğu Karadeniz göknarı (Abies nordmanniana (Stev.) Spach. subsp. nordmanniana) meşcerelerinin verim gücü ile bazı yetişme ortamı özellikleri arasındaki ilişkiler: Şavşat Orman İşletme Müdürlüğü örneği

İsmet YENER, Ahmet DUMAN

Atık gazete kağıdı liflerinin biyokompozit üretiminde kullanılabilirliği

Emrah PEŞMAN, Hüseyin Emrah YILDIZ, Sevda BORAN TORUN, Ayfer DÖNMEZ ÇAVDAR

A research on health problems of working in forest fire workers

Nevin BACI, Erhan ÇALIŞKAN

Isparta Çünür Mahallesi park ve konut bahçelerinin peyzaj tasarımı açısından incelenmesi

Sibel AKTEN, Cengiz YÜCEDAĞ

CCA ile emprenyeli sarıçam planya artıklarından üretilen çimentolu yongalevhaların bazı teknolojik özelliklerinin incelenmesi

Uğur ARAS, Hüsnü YEL, Hülya KALAYCIOĞLU, Süleyman KUŞTAŞ

Çoruh Nehri, Melet Irmağı ve Harşit Çayı sedimentlerinde solunum oranlarının belirlenmesi

Murat KODAT, Yalçın TEPE

Mineral dolgu maddelerinin fındıkkabuğu/polimetilmetakrilat kompozitlerin ses yutma katsayısına etkileri

Kenan BÜYÜKKAYA

Mardin ili yabancı ot sorununun ve kimyasal mücadele durumunun belirlenmesi

Harun ALPTEKİN, Ramazan GÜRBÜZ, Abdullah ÖZKAN, Ayşe USANMAZ BOZHÜYÜK