Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM) Manyetoreolojik Elastomerlerin Üretilmesi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, farklı yüzey özelliklerinde, farklı yüzey alanlarında ve parçacık büyüklüklerinde manyetik parçacıklar ile takviye edilmiş etilen propilen dien monomer (EPDM) karışımı elastomer malzemelerin reolojik, mekanik ve dinamik özellikleri incelenmiştir. Kauçuk proses analiz (RPA) cihazı ile EPDM kauçuk, karbon siyahı, yardımcı kimyasallar ve manyetik parçacıklar bileşenlerinden oluşan malzemelerin pişme karakteristikleri incelenmiştir. İlgili çalışmanın bütün reçetelerinde pişiriciler ve kükürt gibi pişirici malzemeler sabittir. EPDM karışımlarına carbonil kaplı , yüzey özellikleri değiştirilmiş ve farklı boyutlara sahip manyetik parçacıklar eklenerek (2 - 30 phr aralığında) manyetik alan değişimiyle katılık ve sönümleme özelliklerinde değişimler incelenmiştir. Sönümleme katsayısı ya da elastisite (tandelta) Dinamik Mekanik Analiz (DMA) karakterizasyonları ile, Kauçuk Proses Analizi (RPA) cihazı ile, 3 Hz frekans, %1 açısal gerinim ve 50 °C sıcaklıkta ölçülmüş; sonuçlar DMA verisi ile birbirini sağlamaktadır. Gerinim taraması testleri manyetik alan olmadan reometre cihazı ile gerçekleştirilip mekanik özelliklerin stabil olduğu bölgeler saptanmıştır. Sonrasında malzemenin lineer bölgesindeki bir gerinim değeri seçilerek sabit gerinimlerde manyetik alan değişimi ile katılık ve modül değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, etilen propilen dien monomer (EPDM) manyetik parçacık karışımlarında kullanılan manyetik parçacık miktarının ve manyetik parçacık tipinin manyetik alana duyarlılığı değiştirdiği görülmektedir. Mekanik özellikler ve fiziksel özellikler incelenirken manyetik alana en duyarlı oranlar çalışılmış ve optimize edilmiştir. Manyetik alan testleri 0,7 Tesla değerine kadar gerçekleştirilmiş olup modül değişimleri hesaplanmıştır.

In this study, a number of ethylene propylene diene monomer (EPDM) based magnetorheological elastomer (MRE) materials reinforced with carbon black and magnetic particles (with different size and structure) were manufactured to determine the rheological, mechanical and thermomechanical properties. The rubber process analyzer (RPA) test was used to identify the curing characteristics of EPDM based magnetorheological elastomers. The vulcanization chemicals (accelerators and sulfur) were kept constant during the study. Different types of micron sized carbonyl coated and bare magnetic particles (in the range of 2-30 phr), modified and non-modified magnetic nanoparticles (in the range of 0,5-2 phr) were incorporated into the EPDM matrix as reinforcements in order to increase modulus as a function of applied magnetic field. The loss factor was also determined by using the RPA instrument at 50 ºC, 3 Hz frequency, %1 angle strain, and the results are in good agreement with the DMA data. Thermal characterisation of samples were investigated by thermogravimetric analysis to determine the effect of magnetic particles on degredation temperature of the polymer. Mechanical properties of MRE samples such tensile strength and elongation at break were tested by universal tensile testing machine. Relatively lower amount of magnetic particles decreases modulus and results with increase in tensile strength and elongation of the samples. Dynamic tests under magnetic field from 0 to 0,7 Tesla magnetosweep tests were carried to determine the sensitivity of elastomers to magnetic field by modular compact rheometer with a magnetic device attached. In this work, desired mechanical properties and sensitivity to magnetic field were tried to reach at the same time by optimizing the experimental parameters of EPDM based magnetorheological elastomer composites.