Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Termoplastik Poliüretan Elastomerler

No description
by

Emre AKDOGAN

on 18 September 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Termoplastik Poliüretan Elastomerler

Termoplastik Poliüretan Elastomerler
Poliüretan Tarihi ve Gelişimi
Termoplastik Poliüretan (TPU) Nedir ve Nerelerde Kullanılır?
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
İÇERİK:
Poliüretan Tarihi ve Gelişimi
Dr. Otto BAYER (1937) [1]
(1952) [2]
1958 yılında, Schollenberger ‘virtually croslinked’ olarak adlandırdıkları yeni bir termoplastik poliüretan elastomeri tanıtmışlardır [3].
[1] Karl F. J. Reactive Polymer Fundamental and Applications, William Andrew Publishing, Norwich NY USA, 2005
[2] Rogulska, M., Kultys, A., Podkościelny, W., Studies on thermoplastic polyurethanes based on new diphenylethane-derivative diols. II. Synthesis and
characterization of segmented polyurethanes from HDI and MDI., European polymer journal, 43(4), 1402-1414, 2007
[3] Schollenberger C. S., B.F.Goodrich, U.S. Patent, No: 2871218, dated 05.10.1955
Termoplastik Poliüretan (TPU) Nedir ve Nerelerde Kullanılır?
TPU, yüksek uzama ve çekme dayanımı, yağlara, çözücülere, kimyasallara, aşınmalara karşı direnç yetenekleriyle ünlenmiş bir polimer türüdür.
Bu karakteristik özellikleri sayesinde geniş bir pazara ve uygulama alanına sahiptir [4].

[4] Oertel, G., L Abele. Polyurethane Handbook Chemistry, Raw Materials, Processing, Application, Properties. 2nd ed. Munich Hanser , 1994
Çizelge 1
TPU’ların bazı özellikleri ve birbirlerine üstünlükleri
(++ mükemmel; + iyi; o kabul edilebilir; - kötü; -- çok kötü) [6]

[6] PEARLTHANE Merquinsa, A Lubrizol Company. Retrieved 2013-01-31
TPU Nedir ve Nerelerde Kullanılır?
Kimyasal olarak TPU üç ana sınıfta incelenebilir; polieter TPU, poliester TPU ve daha az bilinen polikaprolakton TPU’dur
TPU Nedir ve Nerelerde Kullanılır?
TPU’lar milyonlarca ürün içinde sağlamlıkları, yumuşaklıkları ve renkledirilebilirlikleri sayesinde geniş kullanım alanı ve popülerlik elde etmişlerdir. Buna ek olarak ise işlenmeleri kolaydır [5].
[5] Drobny J. G., Handbook of Thermoplastic Elastomers, Elsevier Science, 2007
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
İzosiyanat
Alkol
Üretan
Şekil 1
Üretan reaksiyonu
Termoplastik poliüretan elastomerler ise birbirini takip eden sert ve yumuşak segmentlerden oluşan düz yapıya sahip (A-B) formunda bir blok kopolimerdir [7].
Üretan, bir izosiyanat ile bir alkollün reaksiyonu sonucu oluşur.
Şekil 2
Poliüretan reaksiyonu genel görünümü
[7] G. Oertel, “Polyurethane Handbook”,2nd Edit, Hanser Press, New York, 1994
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
İzosiyanatlar:
Alkil ve aril gruplarının direk olarak azot atomu üzerinden N=C=O parçasına bağlanmasıyla farklı yapılarda izosiyanatlar oluşturulur.
Şekil 3
İzosiyanat gruplarının rezonans yapısı [8]
Şekil 4
Önemli diizosiyanat yapıları
[8] Szycher M., Szycher’s handbook of polyurethanes, Boca Raton, FL, CRC Press; 1999
Polioller:
Termoplastik poliüretanın düşük sıcaklık özellikleri, çözücülere karşı direnç ve hava direnç özellikleri yumuşak segmentini oluşturan polioller tarafından kontrol edilir.
Poli(oksitetrametilen) glikol
(PTMEG)
Polietilen adipat

Şekil 5
Önemli poliol yapıları
Zincir Uzatıcı:
Diizosiyanat ve zincir uzatıcının seçimi TPU’nun sert segmentinin karakteristiğini ve geniş bir skalada fiziksel özelliklerin belirlenmesini sağlar. Zincir uzatıcı kullanılmadan gerçekleştirilen poliüretan yapıları, çok düşük fiziksel özellikler sahip olur ve genellikle mikrofaz ayırımı gözlenmez.
1,4-Bütandiol
Etilen diamin
4,4’-Metilen bis[2-kloroanilin]
Şekil 6
Önemli zincir uzatıcı yapıları
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretan Yapı ve Özellik İlişkisi
Poliüretan gibi iki veya daha çok fazdan oluşturulan polimerlerin morfolojileri elde edilen son ürünün özelliklerinin belirlenmesinde önemli bir rol almaktadır.
Kimyasal yapıyı ve morfolojiyi kontrol etmek oldukça geniş parametreler içerdiğinden dolayı çok karmaşık bir konudur.
Şekil 9
Segmentlemiş poliüretanın ideal yapısı
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretan Yapı ve Çözünürlük İlişkisi
Prepolimer yöntemi ile elde edilen poliüretan dizilerinin one-shot yöntemi ile oluşturulan dizilere göre çok daha düzgündür.
Herbert ve ark.; iki yöntemi de kullanarak sentezledikleri poliüretanların farklı çözücülerde çözünürlüklerini incelemişlerdir [9].
Çizelge 2
Prepolimer ve one-shot yöntemi ile elde edilen TPU’ların oda sıcaklığında çeşitli çözücülerdeki çözünürlük sonuçları (1: çözünmez; 2: birkaç günden sonra çözünür; 3: çözünür)
[9] Herbert, C., Nan, T., Property difference of polybutadiene-derived thermoplastic polyurethanes based on preparative methods, Cray Valley Technical Bulletin, 5706, 2010
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretanın Yapısına Hidrojen Bağının Etkisi
En güçlü ikincil etkileşimlerden biri olan hidrojen bağının yaklaşık olarak 20-50 kj/mol civarında bir kimyasal bağ olduğu tahmin edilmektedir [10].
Poliüretanın faz ayrılma derecesi hidrojen bağıyla doğrudan orantılıdır [11].
Şekil 10
a) üretan-üretan b) üretan-eter c) üretan-ester H bağları
[10] Yokoyama, T.; “Advances in Urethane Science and Technology”, Vol. 6ü Technomic, wesport, CT, 1979, pp. 1-29
[11] Srichatrapimuk, V. W., Cooper, S. L; Infrared thermal analysis of polyurethane block polymers Cooper, S. L. J. Macromol. Sci. Phys., B15, 267, 1978
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
X-ışınları Analizi:

Kristalin yapının belirlenmesine yardımcı olur.
Zia ve ark; kristalinitenin faz ayrımına bağlılığını ve zincir uzatıcı etkisini incelemişlerdir [12].
Şekil 11
Farklı zincir uzatıcıları ile hazırlanan TPU’ları X ışınları kırınım spekturumu ve kristalinlikleri
[12] Zia, K. M., M. Barikani, M. Zuber, I. A. Bhatt and H. N. Bhatti, Morphological studies of polyurethane elastomers extended with ,-alkane diols. Iranian Polymer Journal, 17(1) 61-72 , 2008
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
FT-IR Analizi:
Poliüretan yapısında –NCO titreşimi ve karakteristik pikler incelenir.
TPU reaksiyonunun sonlanıp sonlanmadığına karar verilir.
Şekil 12
MDI, prepolimer ve TPU’nun IR spektrumları ve başlıca gerilme bantları [13]
[13] Wong C. S., Bahdri K. H., Chemical Analyses of Palm Kernel Oil-Based Polyurethane Prepolymer, Materials Sciences and Applications, 3, 78-86,2012
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
TGA Analizi:
TPU'ların termal kararlılıkları ve termal bozunma davranışları incelenir.
Chen ve ark; termal kararlılığın artan dolgu maddesininin oranında arttığını belirlemişlerdir [14].
Şekil 13
% Ağırlıkça çeşitli oranlarda anorganik kil katkılarında TGA termogramı ve ilk bozunma sıcaklıkları
[14] Chen, H., Lu, H., Zhou, Y., Zheng, M., Ke, C., & Zeng, D.,Study on thermal properties of polyurethane nanocomposites based on organo-sepiolite.Polymer Degradation and Stability, 97(3), 242-247, 2012
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
DSC Analizi:

Camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve erime sıcaklığı incelenir.
Chen ve ark; artan anorganik dolgu maddesinde sert segmentin Tg değerinin saf TPU'ya göre daha düşük olduğunu belirlemişlerdir [14].
Şekil 14
Ağırlıkça artan anorganik kil katkısındaki DSC termogramı
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
TEM Analizi:

Katkı maddelerinin TPU içerisindeki dağılımı incelenir.
Chen ve ark.; anorganik dolgu maddesinin yapı içinde iyi dağıldığını ve dolgu maddesinin, tabakalar arası mesafenin açıldığını belirlemişlerdir [15].

Şekil 15
Ağırlıkça %3 çeşitli anorganik kil katkısındaki TEM görüntüleri
[15] Chen, T. K., Tien, Y. I., & Wei, K. H. Synthesis and characterization of novel segmented polyurethane/clay nanocomposites. Polymer, 41(4), 1345-1353, 2000
TPU’nun Karakterizasyonu ve Mekanik Özellikleri
Statik Malzeme Test Analizi:
Malzemelerin statik yük altındaki elastik ve pastik davranışları belirlenir.
Evrensel mekanik test cihazları ile yapılır.

Şekil 16
a) Mekanik test cihazı b) Elastomerlerin gerilim-uzama eğrisi [16]
[16] Morbitzer L., Hespe H., Correlations Between Chemical Structure, Stress-Induced Crystallization, and Deformation Behavior of Polyurethane Elastomers Journal of Applıed Polymer Scıence, Vol. 16, pp. 2697-2708, 1972
n
Poliüretanın Kimyası ve Özellikleri
Poliüretan Hazırlama Yöntemleri:
Şekil 7
Tek atış yöntemi ile poliüretan sentezi
Tek Atış Yöntemi
Ön Polimer Yöntemi
Şekil 8
Ön polimer yöntemi ile poliüretan sentezi
İlgiyle Dinlediğiniz İçin
TEŞEKKÜRLER
Artan zincir uzatıcı MA'sında
Full transcript