Odun atıklardan üretilen aktif karbonun kauçuk matrisli bileşiklerde kullanımı ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, Nitril Bütadien Kauçuk (NBR) bileşiklerinin mekanik ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek amacıyla odun atıklarından iki farklı kimyasal aktivasyon yöntemi kullanılarak aktif karbon sentezlenmiştir. Fosforik asit (H3PO4) ve çinko klorür (ZnCI2) aktivasyon ajanlarıyla üretilen aktif karbonların yapısal karakterizasyonu için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) ile fonksiyonel grup analizleri, Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM) ile morfolojik incelemeler ve Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) ile elementel analizler gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada, kontrol grubu olarak standart karbon siyahı içeren numuneler hazırlanmış ve bunlara ek olarak H3PO4 ile aktive edilen aktif karbon %5, %10, %15 ve %20, ZnCI2 ile aktive edilen aktif karbon ise %5, %10, %15 ve %20 oranlarında ilave edilerek toplam dokuz farklı bileşik formülasyonu geliştirilmiştir. Hazırlanan tüm numunelerin yoğunluk, sertlik, kopma dayanımı ve uzama değerleri ölçülmüş, ayrıca FESEM ve X-ışını haritalama teknikleri ile mikroyapısal karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar hem kendi aralarında hem de endüstriyel standartlarla karşılaştırılarak detaylı bir şekilde değerlendirilmiştir. Bu sonuçlara göre optimum performansın %5 aktif karbon içeren bileşiklerde elde edildiği tespit edilmiştir. Fosforik asit ile aktive edilen OAA5 numunesi, mekanik mukavemet ve esneklik açısından en üstün özellikleri sergilerken; çinko klorür ile üretilen OAT numuneleri ise yüksek yüzey alanı gerektiren uygulamalar için daha uygun bulunmuştur. Bu kapsamlı araştırma, odun atıklarından üretilen aktif karbonun kauçuk bileşiklerde dolgu maddesi olarak kullanım potansiyelini ortaya koyarken, aynı zamanda farklı aktivasyon yöntemlerinin bileşik özellikleri üzerindeki etkilerini sistematik olarak incelemektedir. Çalışma sonuçları, sürdürülebilir malzeme geliştirme alanına önemli katkılar sunarken, endüstriyel uygulamalar için de yol gösterici niteliktedir.

In this study, activated carbon was synthesized from wood waste using two different chemical activation methods to improve the mechanical and physical properties of Nitrile Butadiene Rubber (NBR) compounds. Functional group analyses of the activated carbons produced with phosphoric acid (H3PO4) and zinc chloride (ZnCl₂) were performed using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), morphological examinations were conducted with Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and elemental analyses were carried out using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). In the experimental study, a control group containing standard carbon black was prepared, and in addition, activated carbon produced with H3PO4 was incorporated at 5%, 10%, 15%, and 20%, while ZnCl₂- activated carbon was added at 5%, 10%, 15%, and 20%, resulting in a total of nine different compound formulations. The density, hardness, tensile strength, and elongation of all prepared samples were measured, and microstructural characterization studies were performed using FE-SEM and X-ray mapping techniques. The obtained results were evaluated in detail both among themselves and in comparison with industrial standards. According to these results, optimum performance was observed in compounds containing 5% activated carbon. The OAA5 sample activated with phosphoric acid exhibited superior mechanical strength and elasticity, whereas the OAT samples produced with zinc chloride were found to be more suitable for applications requiring a high surface area. This comprehensive study not only highlights the potential use of wood waste-derived activated carbon as a filler in rubber compounds but also systematically investigates the effects of different activation methods on compound properties. The findings contribute significantly to the field of sustainable material development and provide guidance for industrial applications.