Butil Kauçuk Esaslı Hızlı Cevap Veren Dayanıklı Organojeller

Abstract

Bu tezin amacı, uygulama odaklı yüksek derecede dayanıklılıga sahip yani 100 % mekanik deformasyona dayanıklı ve dısardan gelen uyarılara hızlı cevap veren yumusak bir malzeme olarak tanımlanan ideal bir jel hazırlamaktır. Bu amaçla, donmus benzen çözeltilerindeki butil kauçugunun (PIB) kükürt monoklorür (S2Cl2) ile çapraz baglanmasıyla makrogözenekli organojeller hazırlandı. Bu sekilde benzersiz mekanik özelliklere sahip hızlı cevap veren jelleri sentezlerken stratejimiz kriyojellesme tekniginin varolan jellesme sistemine uygulanmasıdır. Böylelikle butil kauçugunun çapraz baglanma reaksiyonları, reaksiyon sisteminin donma noktasının altındaki sıcaklıklarda gerçeklestirildi. Çapraz baglayıcı konsantrasyonunun, jel hazırlama sıcaklıgının ve jellesme sisteminin sogutma hızının jel özellikleri üzerine etkisi arastırıldı. Jeller, mekanik ve sisme özellikleri yoluyla karakterize edildi. Mekanik test sonuçlarına göre, donmus PIB çözeltilerinden hazırlamıs jeller çok dayanıklı; herhangi bir kırılma gerçeklesmeden 100 % deformasyona kadar sıkıstırılabilirler. Üstelik, sıkıstırılmıs jel iyi çözücü ile temas ettiginde hemen orijinal seklini alıyor. Jellerin ayrı ayrı toluen ve metanoldeki sisme- büzülme döngülerinin tersinir oldugu yani kısa bir tekrar sisme periyotundan sonra orijinal sekline ve agırlıgına döndügü de görülmüstür.The aim of this thesis is to prepare an ideal gel from the point of view of application, that is, a soft material exhibiting both a high degree of toughness, i.e., a mechanical stability up to about 100 % strain and a fast response rate against the external stimuli. To achieve this aim, macroporous organogels were prepared by crosslinking of butyl rubber (PIB) in frozen benzene solutions using sulfur monochloride (S2Cl2) as a crosslinking agent. Our strategy to synthesize such fast responsive PIB gels with unique mechanical properties is the application of the so-called “cryogelation technique” to the present gelling system. Effects of the crosslinker concentration, gel preparation temperature and the rate of cooling of the gelation system on the gel properties were investigated. The gels were characterized by means of their mechanical and swelling properties. S2Cl2 was found to be an efficient crosslinking agent even at very low reaction temperatures up to -22oC and at crosslinker ratios down to about 0.9 mol S2Cl2 / mol internal vinyl group on PIB. The rate of cooling of the gelation system was found to be an important parameter determining the gel properties. The results of the mechanical tests showed that, the gels prepared from frozen PIB solutions are very tough; they can be compressed up to about 100 % strain without any crack development. Further, the compressed gel immediately swells in contact with good solvents to recover its original shape.