Genişletilebilir Grafit ve Nanosilika Kullanımının Poliüreten Sert Köpüklerdeki Isısal ve Mekanik Özelliklere Etkisi

Abstract

Düşük ısı iletim katsayısına sahip rijit poliüretan (PU) köpük malzemeleri, farklı sektörlerde ısı yalıtım uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin ısıl bozulma ve yanma dirençlerinin arttırılması için uygulanan yöntemler arasında farklı alev geciktiriciler ve dolgu maddelerinin ilavesi önemli rol oynamaktadır. Malzemelerin ısıl bozunma ve yanma dirençleri arttırılırken ısı iletim katsayısı ve mekanik özelliklerinin de incelenmeye alınması gerekmektedir. Ayrıca ilave edilen dolgu malzemelerinin sinerjik etki oluşturması sonucu malzeme özelliklerinde gelişmeler olabilir. Bu çalışmada ise genişletilebilir grafit ve hidrofilik nanosilika katkısının poliüretan sert köpük üzerindeki etkileri incelenmiştir. Farklı kompozisyonlarda genişletilebilir grafit ve hidrofilik nanosilika içeren poliüretan sert köpük numuneleri hazırlanmıştır. Zayıflatılmış toplam yansıma Fourier dönüşümü (ATR FT-IR) spektroskopisi, dinamik mekanik analiz (DMA), Termogravimetrik analiz (TGA), optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X Işını Kırınımı (XRD) analiz methodları kullanılmış ve basma dayanımı, termal iletkenlik katsayısı değerleri ölçülmüştür. Genişletilebilir grafit (EG) ve hidrofilik nanosilika takviyesi sonucunda sert poliüretan köpüklerde termomekanik, termal ve mekanik özelliklerde gelişme görülmüştür.

Rigid polyurethane foam materials with low heat transfer coefficient are widely used in heat insulation application in different sectors. The addition of different flame retardants and fillers plays an important role in improving the thermal degradation and combustion resistance of these materials. Heat resistance and mechanical properties of the materials should be investigated while increasing the thermal degradation and combustion resistance of the materials. Furthermore, the added filler materials may synergistically improve properties of the resulting materials. In this study, the effects of expandable graphite and high surface area hydrophilic nanosilica additives on polyurethane rigid foam were investigated. Polyurethane rigid foam samples containing expandable graphite and hydrophilic nanosilica were prepared in different compositions. The attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR FT-IR) spectroscopy, dynamic mechanical analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA), optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), X-Ray diffraction (XRD) analysis methods were used and compressive strength, the coefficient of thermal conductivity values were measured. Expandable graphite and hydrophilic nanosilica reinforcements have resulted in improved thermomechanical, thermal and mechanical properties in rigid polyurethane foams.