Halloysit içeren polimerik kaplamaların hazırlanması ve alev geciktirici özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Halloysit içeren polimerik kaplamaların hazırlanması ve alev geciktirici özelliklerinin incelenmesi Günlük hayatımızın hemen hemen her alanında kullandığımız polimerik malzemeler bize büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Ancak karbon esaslı yapılarından dolayı, kolayca alev alabilmektedirler. Polimerik malzemelerden kaynaklanan yangınlar doğrudan insan hayatını tehdit etmekle birlikte yangın sırasında toksik gaz salınımına neden olurlar. Can kayıplarının önemli bir kısmına bu toksik gazlar sebep olur. Ayrıca bu yangınlar doğaya ve ekosisteme telafisi olmayacak şekilde hasar verebilmektedir. Bu durum polimerlerin kullanım alanını sınırlamaktadır. Son yıllarda çalışma alanı büyüyen alev geciktirici teknolojiler sayesinde polimerik malzemeler yangınlara karşı daha dirençli olabilmektedirler. Alev geciktirici teknolojiler, kimi zaman malzemelerin alev almasını önleyerek kimi zaman da başlamış bir yangının yayılmasını engelleyerek birçok tehlikeyi önler. Ancak alev geciktiriciler de kimyasal yapılarından dolayı malzemeyi yangına karşı korurken, çevrede birikime veya yangın sırasında toksik gaz salınımına neden olabilmektedirler. Bu nedenle bilimsel çalışmalar çevreye minimium düzeyde zarar verecek, doğa dostu alev geciktirici teknolojilerin geliştirilmesine yoğunlaşmıştır. Çalışmamızda çevre dostu yeni bir alev geciktirici polimerik kaplama hazırlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla ilk olarak fosfor esaslı 9,10-Dihidro-9-oksa-10-fosfafenantren-10-oksit (DOPO) ve Viniltrimetoksisilan (VTS) ile halloysit modifiye edilmiştir. Daha sonra UV kürleme işlemi kullanılarak polimerleşme reaksiyonu ile bir kaplama malzemesi elde edilmiştir. Farklı miktarlarda HNT-DOPO-VTS ile hazırlanan ve UV kürleme işlemi uygulanan kompozit filmlere FTIR, temas açısı, UV geçirgenlik, TGA, LOI, SEM ve mekanik testler uygulandı. Kompozit filmlerin hidrofobikliği HNT-DOPO-VTS miktarının artmasıyla artış göstermiş, en yüksek temas açısı 86,9o olarak ölçülmüştür. Hazırlanan filmlerin termal analiz sonuçlarına bakıldığında HNT-DOPO-VTS miktarının artmasıyla kompozit filmlerin termal özelliklerinin iyileştiği ve kül miktarında artış sağlandığı görülmüştür. LOI testi sonuçları, HNT-DOPO-VTS kombinasyonunun alev geciktirme özelliklerine de olumlu katkı sağladığını göstermiştir. HNT-DOPO-VTS içermeyen Fm-HNT0 filminin LOI değeri 24,4 iken en yüksek miktarda HNT-DOPO-VTS (%10) içeren filmin LOI değeri 29,4 olarak ölçülmüştür.

Preparation of polymeric coatings containing halloysite and investigation of their flame retardant properties Polymeric materials, which we use in almost every aspect of our daily lives, provide great convenience. However, due to their carbon-based structures, they can easily catch fire. Fires caused by polymeric materials not only pose a direct threat to human life but also lead to the release of toxic gases during combustion. A significant portion of fatalities in such fires is caused by these toxic gases. In addition, these fires can cause irreparable damage to nature and the ecosystem. This limits the areas of application for polymers. In recent years, thanks to the expanding field of flame retardant technologies, polymeric materials have become more resistant to fire. Flame retardant technologies help prevent various hazards by either inhibiting ignition or slowing down the spread of an ongoing fire. However, due to their chemical structures, flame retardants can accumulate in the environment or release toxic gases during fires while protecting the material. Therefore, scientific research has focused on developing environmentally friendly flame retardant technologies that cause minimal harm to nature. In our study, the aim was to prepare a new environmentally friendly flame retardant polymeric coating. For this purpose, halloysite was first modified with phosphorus-based 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO) and VTS. Then, using a UV curing process, a coating material was obtained through a polymerization reaction. Composite films prepared with different amounts of HNT-DOPO-VTS and cured via UV treatment were subjected to FTIR, contact angle, UV transmittance, TGA, LOI, SEM, and mechanical tests. The hydrophobicity of the composite films increased with the amount of HNT-DOPO-VTS, and the highest contact angle was measured as 86,9°. According to the thermal analysis results of the prepared films, increasing the amount of HNT-DOPO-VTS improved the thermal properties of the composite films and increased the residue amount. LOI test results also showed that the HNT-DOPO-VTS combination contributed positively to flame retardancy. While the LOI value of the film without HNT-DOPO-VTS (Fm-HNT0) was measured as 24.4, the LOI value of Fm-HNT10, which contained the highest amount (10%) of HNT-DOPO-VTS, was measured as 29.4.