INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF GRAPHITE POWDER ON RUBBER COMPOUNDS

Year 2024, , 1177 - 1182, 22.04.2024

Ezgi Erbek Cömez , Halit Levent Hoşgün , Selda Öztürk

https://doi.org/10.31796/ogummf.1362839

Abstract

Rubber products have been widely used in different fields since the discovery of vulcanization. These products have significant value in sectors such as appliances, automotive, aviation and aerospace, construction, and railways. The extensive use of rubber products increases the importance of rubber diversity. Each type of rubber has unique characteristics, and these properties can be further enhanced by adding special additives based on their specific applications. Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM) rubber is one of the preferred types of rubber due to its distinctive properties, and it can be improved in its weak aspects by using special additives. The aim of this study is to investigate the effect of adding graphite powder as an additive to EPDM rubber compounds on their mechanical properties. Two different types of rubber compounds were prepared within the scope of the study. Graphite powder (EPDM GP) was added to the compound recipes at a ratio of 10 phr as a special additive, and the rheological and mechanical values were compared with the pure compound recipe (EPDM 0). The rheological properties, viscosity, hardness, modulus, tensile strength, elongation, density, ash content, combustion behavior, and cross-link density of the rubber compounds were analyzed. It was determined that the addition of graphite had a positive effect on the mechanical properties of the rubber. The incorporation of graphite into the compound increased the tendency of the rubber compound to burn. Additionally, adding graphite to the rubber compound also increased the cross-link density (CLD).

Keywords

Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM), Mechanical Properties, Vulcanization, Graphite

Ethical Statement

No conflict of interest is declared by the authors.

Supporting Institution

This study was supported by Tübitak 1002 research project number 122M657.

GRAFİT TOZUNUN KAUÇUK KARIŞIMLARIN ÜZERİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Kauçuk ürünler vulkanizasyonun keşfedilmesiyle beraber günümüzde farklı alanlarda sıkça kullanılmaya başlanmıştır. Bu ürünler beyaz eşya, otomotiv, uçak ve roket sanayi, inşaat ve demir yolu gibi sektörlerde değerli yere sahiptirler. Kauçuk ürünlerin fazla kullanımı kauçuk çeşitliliğinin önemini de arttırmaktadır. Her kauçuk tipinin kendine has özellikleri bulunmaktadır ve kullanım yerlerine göre özel katkı malzemeleri ilaveleriyle bu özellikler daha da geliştirilebilmektedirler. Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM) kauçuğu kendine has özelliklerinden dolayı tercih edilen kauçuklar arasındadır ve özel katkı malzemeleri kullanılarak yetersiz yönlerinin geliştirilebilmesi mümkün bir kauçuk türüdür. Bu çalışmanın amacı EPDM kauçuğu kullanılarak oluşturulmuş EPDM karışımına toz grafit katkı malzemesinin ilavesi ile mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesidir. Bunun için çalışma kapsamında iki farklı türde kauçuk karışımları oluşturulmuştur. Karışım reçetelerine özel katkı malzemesi olarak toz grafit (EPDM GP) 10 phr oranında eklenmiş, saf karışım reçetesiyle (EPDM 0) reolojik ve mekanik değerleri karşılaştırılmıştır. Kauçuk karışımlarının reolojik değerleri, viskoziteleri, sertlikleri, modül değerleri, kopma mukavemetleri, uzama miktarları, yoğunlukları, külleri, yanma davranışları ve çapraz bağ yoğunlukları analiz edilmiştir. Grafit katkısının kauçuğun mekanik değerlerine olumlu etki ettiği belirlenmiştir. Grafitin karışıma katılmasıyla kauçuk karışımın yanma eğiliminin arttırdığı görülmektedir. Bununla birlikte kauçuk karışıma grafitin eklenmesi çapraz bağ yoğunluklarını (CLD) da arttırmaktadır.

Keywords

Etilen Propile Dien Monomer (EPDM), Mekanik Özelikler, Vulkanizasyon, Grafit

Ethical Statement

Yazarlar tarafından herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmemiştir.

Supporting Institution

Bu çalışma 122M657 numaralı Tübitak 1002 araştırma projesi ile desteklenmiştir.

Thanks

Bursa Teknik Üniversitesi ve Haksan Otomotiv Mam. San. Ve Tic. A.Ş. ortak çalışmasıdır.

References

• Akyüz, S. (2020). Tabi Kauçuk NR / Stiren Bütadien Kauçuk (SBR) Esaslı Burçların Üretimi ve Test Yöntemleri (Yüksek Lisans Tezi). Bursa Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
• Alam, N., Kumar, V., Potiyaraj, P., Lee, D. & Choi, J. (2022). Mutual Dispersion of Graphite–Silica Binary Fillers and Its Efects on Curing, Mechanical, and Aging Properties of Natural Rubber Composites. Polymer Bulletin, 79, 2707–2724. doi: https://doi.org/10.1007/s00289-021-03608-x
• Boşnak, B. (2010). Kauçuktan Yarı Mamül Üretim Teknolojileri (Yüksek Lisans Tezi). Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• İsmail, M. N. & Khalaf, A. I. (2010). Styrene–Butadiene Rubber/Graphite Powder Composites: Rheometrical, Physicomechanical, and Morphological Properties. Journal of Applied Polymer Science, 120, 298–304. doi: https://doi.org/10.1002/APP.33101
• Katırcıoğlu, D. (2018). Alev Geciktirici Mineral Dolgu Maddeleri. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(3) 1175-1179. doi: https://doi.org/10.28948/ngumuh.502401
• Mansour, S., Ghoury, E., Shalaan, E., Eraki, M. & Bary, E. (2010). Thermal Properties of Graphite-Loaded Nitrile Rubber/ Poly(vinyl chloride) Blends. Journal of Applied Polymer Science, 116, 3171–3177. doi: https://doi.org/10.1002/app.31153
• Obaid, M. N. (2016). Effect of Addition of Graphite on Some Properties of Styrene-Butadiene Rubber (SBR). International Journal of Advance Research, 4(1). ISSN 2320-9186.
• Saraç, S. (2013). İnorganik Katkılı Kauçuk Malzemenin Özelliklerinin İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Yang, J., Tian, M., Jia, Q., Zhang, L. & Li, X. (2006). Influence of Graphite Particle Size and Shape on the Properties of NBR. Journal of Applied Polymer Science, 102, 4007–4015. doi: https://doi.org/10.1002/app.24844