Doğal Mineral İçeren Poliüretan Esaslı Kompozit Malzemelerin Isıl Bozunma ve Yanma Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Poliüretan esaslı kompozit malzemeler tasarım esnekliği, kolay üretim, hafiflik, dayanıklılık, ısıl ve elektriksel yalıtım, çarpı?malarda enerji sönümleme ve korozyona dayanıklılık gibi faydalı özelliklerinden dolayı bir çok endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu malzemeler kolayca tutu?abilen ve yanabilen malzemelerdir. Bu malzemelerin yanması esnasında olu?an ısı yayılımı, is, zehirleyici ve a?ındırıcı emisyonlar ciddi zararlara sebep olmaktadır. Bu yüzden, poliüretan malzemelerin farklı tekniklerle ısıl kararlılık ve yanma dirençleri artırılır. Bu teknikler arasında en yaygın olanı, üretim sırasında doğal mineral maddelerin ve alev geciktiricilerin ilave edilmesidir. Bu çalı?mada, rijit, esnek, integral ve termoplastik poliüretan malzemelere farklı doğal mineral maddeler ve alev geciktiricilerin ilavesinin malzemelerin ısıl bozunma ve yanma davranı?larına etkileri incelenmi?tir. Mineral maddeler içinde, nano kil, nano kalsit, dolomit, talk, kaolen ve barit dolgu maddesi olarak, amonyum polifosfat, pentaritritol ve melaminden olu?an kabaran alev geciktirici sistemler de alev geciktirici olarak malzeme içerisine ilave edilmi?tir. Isıl bozunma davranı?ı termogravimetrik analizle belirlenirken yanma davranı?ları UL 94 tutu?ma testi ve konik kalorimetre testi ile belirlenmi?tir. Aynı zamanda, rijit poliüretan köpük malzemelerin ısı iletim katsayıları ve hücre yapıları da incelenmi?tir. Genel olarak, doğal mineraller, miktarına ve kimyasal yapısına bağlı olarak, poliüretan malzemelerin ısıl kararlılık ve yanma direncinde farklı seviyelerde iyile?tirme sağlamı?lardır. Bununla birlikte, doğal minerallerin kabaran alev geciktirici sistemlerle birlikte ilave edilmesinin daha iyi ısıl kararlılık ve yanma direnci sağladığı belirlenmi?tir. Ayrıca, doğal mineral ve kabaran alev geciktirici ilavesinin rijit poliüretan köpük malzemelerde ısı iletim katsayısını az bir miktar artırdığı belirlenmi?tir. Polyurethane based composite materials have been used in many industries due to their beneficial properties such as design flexibility, easy production, lightweight, strong, thermal and electrical insulating, energy-absorbing in crash situations and corrosion resistance etc. However, they can be ignited easily and they are combustible materials. The heat release, smoke, toxic and corrosive emissions which are generated during the burning of these materials cause serious hazards. Therefore, the polyurethane materials are modified by variety of techniques to increase their thermal stability and fire resistance, the most common being the use of natural minerals and fire retardant materials in the productions of the materials. In this study, effects of adding different natural minerals and flame retardants on the thermal decomposition and combustion behaviours of rigid, flexible, integral and thermoplastic polyurethanes were investigated. Among the natural minerals, nano clay, nano calcite, dolomite, talc, kaolin and barite were used as fillers in the materials productions and intumescent flame retardant systems composed of ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine were used as flame retardants. The thermal decomposition of the materials were investigated by using thermogravimetric analysis and the combustion behaviours were determined with UL94 flammability and cone calorimeter tests. Meanwhile, the thermal conductivity and cell structure of rigid polyurethane foams were also examined. In general, additions of the natural minerals improved the thermal stability and fire resistance of the materials at different levels depending on the amount of the minerals in the materials and their chemical compositions. However, it was found that the natural minerals should be used with the intumescent flame retardant systems for better thermal stability and fire resistance. In additions, it was determined that additions of the inorganic minerals and the intumescent flame retardant systems slightly increased the thermal conductivity coefficients of the rigid polyurethane foams.