Investigation of the Effects of Huntite/Hydromagnesite Added to Ethylene Vinyl Acetate (EVM) and Ethylene Propylene Diene (EPDM) Mixtures

Abstract

The rubber parts are preferred materials in many sectors today due to their functional properties and easy production process. The properties of these rubber parts, which have a wide usage area, are also different from each other. Each rubber has its own advantages and disadvantages. That’s why, different application methods are used. One of them is mixing the polymer or adding additives to the polymers in order to reduce or completely eliminate the disadvantages of rubber. In this study, Ethylene Vinyl Acetate (EVM) copolymer and EPDM rubber were mixed in certain proportions in order to reduce the burning tendency of the weak aspects of Ethylene Propylene Diene (EPDM) rubber and to increase its resistance to test oils. Different amounts of Huntite (Mg3Ca(CO3)4) and Hydromagnesite (Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O) combination (HMCC) were added to these mixtures to increase flame resistance. The rheological measurements of the resulting mixture, viscosity, hardness, tensile strength, elongation, % modulus, density, ash determination, horizontal burning test and swelling test in aromatic liquids and FTIR analysis were made. It has been found in studies that because of mixing EVM and EPDM, EVM has a viscosity-lowering effect on EPDM. In addition, a partial improvement was observed in the mechanical properties of the mixing compounds. On the other hand, it was observed that the resistance to horizontal burning increased with the increase in the amount of HMCC in the recipe. IRM 901 and IRM 903 oils are based on swelling analyzes in test fluids. In the swelling measurements made after aging in these liquids, the positive effect of EVM on EPDM rubber, which is not resistant to oils, was noticed.

Keywords

• EPDM
• EVM
• HUNTITE
• HYDROMAGNESITE
• POLYMER BLENDS

Etilen Vinil Asetat (EVM) ve Etilen Propilen Dien (EPDM) Karışımlarına Eklenen Huntit/Hidromanyezit’in Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Kauçuk parçalar günümüzde birçok sektörde gerek fonksiyonel özellikleri gerekse üretim kolaylıklarından dolayı tercih edilen malzemelerdir. Geniş bir kullanım alanına sahip olan bu kauçuk parçaların özellikleri de birbirinden farklıdır. Her kauçuğun kendine ait bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Bu yüzden değişik uygulama yollarına başvurulmaktadır. Bunlardan bir tanesi kauçuğun dezavantajlarını azaltmak veya tamamen ortadan kaldırmak için polimerin karıştırılması veya polimerlere katkı maddesi ilavesi yapılmasıdır. Bu çalışmada Etilen Propilen Dien (EPDM) kauçuğunun zayıf yönlerinden yanma eğilimini azaltmak ve test yağlarına olan dayanımını arttırmak için Etilen Vinil Asetat (EVM) kopolimeri ile EPDM kauçuğu belirli oranlarda karıştırılmıştır. Bu karışımlara alev dayanıklılığını arttırmak için farklı miktarlarda Huntit (Mg3Ca(CO3)4) ile Hidromanyezit (Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O) birleşimi (HMCC) eklenmiştir. Oluşan karışımların reolojik ölçümleri yapılmış, viskozite, sertlik, kopma mukavemeti, uzama, % modülüs, yoğunluk, kül tayini, yatayda yanma testi, aromatik sıvılarda şişme testi ve FTIR analizleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalarda EVM’nin EPDM ile karışması EPDM reçeteleri üzerinde viskoziteyi düşürücü etkisi olduğu bulunmuştur. Ayrıca karışım hamurlarının mekanik özelliklerinde kısmen iyileşme görülmüştür. Yatay düzlemde yapılan yanma testinde EVM’nin EPDM’e direkt katkısı gözlemlenmemiştir. Buna karşın reçete içeriğindeki HMCC miktarının artmasıyla yatay yanmaya karşı gösterilen direncin arttığı görülmüştür. Test sıvılarındaki şişme analizleri için IRM 901 ve IRM 903 yağları baz alınmıştır. Bu sıvılarda yapılan yaşlandırma sonrası şişme ölçümlerinde yağlara karşı dirençsiz olan EPDM kauçuğu üzerinde EVM’nin olumlu etkisi fark edilmiştir.

Keywords

• EPDM
• EVM
• HUNTIT
• HIDROMANYEZİT
• POLİMER KARIŞIMLARI

References

1. Atay H. Y., Novel eco-friendly flame retardant wood composites reinforced by huntite and hydromagnesite minerals. Wood Material Science & Engineering, DOI: 10.1080/17480272.2021.1923567, 2021.
2. Atay H. Y., Engin B., Use of glass fıbers and glass spheres to ımprove mechanıcal propertıes of huntite and hydromagnesite reınforced flame retardant composıtes. Romanian Journal of Materials 49 (4), 468-474, 2019.
3. Baştürk E., Madakbaş S., Karadoğan B., Kahraman M. V., Preparation and thermal properties of polyethylene terephthalate/huntite–hydromagnesite composites. Polymer Composites 37(11), 3275-3279, 2016.
4. Camlibel N. O., Topcu H., Flame retardant cotton fabric modified with silica nanosols containing huntite–hydromagnesite grafted with GPTMS and VTES. The Journal of The Textile Institute 112(7), 1129-1143, 2020.
5. Chowdhury S. R., Sharma B. K., Mahanwar P., Sarma K. S., Vinyl acetate content and electron beam irradiation directed alteration of structure, morphology and associated properties of EVA/EPDM blends. Journal of Applied Polymer Science 133(21), 43468, 2016.
6. Coman A. E., Gabor A. R., Stoian S., Nıcolae C. A., Raditoiu V., Gifu I. C., Hubca G., New Formulations of Flame-retardant Flexible Polyvinylchloride Composites. Materiale Plastice, 56(3), 568-577, 2019.
7. Ding Z., Li Y., He M., Wang W., Wang C., The combination of expandable graphite, organic montmorillonite, and magnesium hydrate as fire‐retardant additives for ethylene–propylene–diene monomer/chloroprene rubber foams. Journal of Applied Polymer Science, 134(23), 44929, 2017.
8. Palabıyık İ., Poliamid6 (PA6) ve Yüksek Yoğunluklu Polietilenin (HDPE) Düzenleyici Katkılı ve Katkısız Karışımlarının Mekanik ve Tribolojik Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans tezi (basılmış), 2000.

9. Kalle H., Minna P., Hanna-Mari T., Elastomeric Materials, Leonardo Da Vinci, 2007.
10. Kansu Y., Cam küre, CaCO3 ve Talk Dolgulu Polipropilen Hibrit Kompozitlerin Mekanik ve Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (basılmış), 2005.
11. Karakaya N., Farklı Dolgu Maddelerinin Termoplastik Elastomer Malzemenin Mekanik ve Fiziksel Özelliklerine Etkisi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (basılmış), 2007.
12. Lee Y. J., Lee S. B., Jung J. Y., Lee D. H., Cho, U. R., A study on composites of ethylene-vinyl acetate copolymer and ethylene-propylene-diene rubber with aluminum hydroxide as a fire retardant. Elastomers and composites 51(2), 93-98, 2016.
13. Ma H., He J., Li X., Yang R, High thermal stability and low flammability for Ethylene‐Vinyl acetate Monomer/Ethylene‐Propylene‐Diene Monomer by incorporating macromolecular charring agent. Polymers for Advanced Technologies 32(6), 2444-2451, 2021.
14. Sarıbatur U. T., Kablo Endüstrisi için Aleve ve Yağa Karşı Dirençli Kauçuk Hamuru Geliştirilmesi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans tezi (basılmış), 2019.
15. Song G., Ma S., Tang G., Yin Z., Wang X., Preparation and characterization of flame retardant form-stable phase change materials composed by EPDM, paraffin and nano magnesium hydroxide. Energy 35(5), 2179-2183, 2010.
16. Winspear GG (ed). The Vanderbilt Rubber Handbook, 06856(203):620, 1958.
17. Witkowski A., Hollingbery L., Hull T. R., Fire Retardancy of Mineral Fillers in EVA Copolymers. Fire and Polymers VI: New Advances in Flame Retardant Chemistry and Science, 97-111, 2012.
18. Yurkin Y. V., Mansurova I. A., Belozerov V. S., Zlobina A., Morphological and Dynamic Mechanical Analysis of Vibration Damping Composite Material Based on Different Elastomers. Materiale Plastice, 55(4), 469-473, 2018.