Bor bileşiklerinin alev geciktirici olarak sert poliüretan köpük malzemelerin üretiminde kullanımının incelenmesi

Abstract

Otomotiv ve yalıtım sektörlerinde çok yaygın bir şekilde kullanım alanı bulan sert poliüretan köpük malzemeler, kimyasal yapısı gereği kolay bir şekilde tutuşup yanabilmektedirler. Bu malzemelerin kullanımlarından dolayı oluşabilecek yangınlarda, can ve mal kayıplarının en aza indirilebilmesi için, zayıf olan bu yönlerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir. Sert poliüretan köpük malzemelerin yanma dirençlerinin artırılabilmesi için kullanılan en yaygın yöntem, poliüretan üretimi esnasında malzemenin içerisine değişik alev geciktirici maddeler ilave etmektir. Bu tez kapsamında, Türkiye'de üretilen borik asit, bor oksit, susuz boraks, boraks pentahidrat, boraks dekahidrat, disodyum oktaborat tetrahidrat ve çinko borat ile amonyum polifosfat ve pentaeritritolden oluşan kabaran alev geciktirici sert poliüretan köpük içerisine toplam kütleye göre % 5-20 arasında değişen oranlarda dolgu maddesi olarak ilave edilmiştir. Elde edilen köpüklerin özellikleri UL-94, termogravimetrik analiz (TGA), mikroskop, gaz piknometre ve ısı iletim katsayısı ölçüm cihazlarında test edilerek, alev geciktirici maddelerin köpüğe olan etkileri araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, bor içeren köpükler ham köpükle kıyaslandığında köpüğün yanma direncini dikkate değer bir şekilde artırdığı görülmüştür. Aynı zamanda bu çalışmayla bor oksit, boraks pentahidrat ve disodyum oktaborat tetrahidratın tek başlarına sert poliüretan köpükte alev geciktirici olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Bununla birlikte bütün bor bileşikleri, kabaran alev geciktirici ile birlikte kullanıldıklarında köpüğün yanma direncini daha da artırdığı belirlenmiştir.

Rigid polyurethane foam materials, being widely used in automotive and insulation industry, can be easily ignited and burnt due to the chemical structure. The weak properties of polyurethane materials must be developed and treated for minimizing the loss of life and property in any fire occurred owing to the usage of polyurethane materials. The most common method used for improving fire resistance of polyurethane is that different flame retardant matters are added into the polyurethane raw materials. In this thesis, boron compounds produced in Turkey which are boric acid, boron oxide, anhydrous borax, borax pentahydrate, borax decahydrate, disodium octaborate tetrahydrate, zinc borate and intumescent flame retardant composed of ammonium polyphosphate and pentaerythritol were added as filler into rigid polyurethane foam in the proportions ranging from 5 to 20 % of total weight. Properties of the rigid foams were determined by using UL-94, thermogravimetric analysis (TGA), microscope, gas pycnometer and thermal conductivity meter to investigate the effects of flame retardants. According to experimental results, rigid polyurethane foams containing boron compounds were found to be higher fire resistance in compared with pure foams. Also it was found that boron oxide, borax pentahydrate, disodium octaborate tetrahydrate could be used separately as flame retardants for rigid polyurethane foams. Besides, when the boron compounds were used with intumescent flame retardant, the better fire resistance was obtained.