Polimer Nedir?

1920’li yıllarda Hermann Staudinger tarafından büyük moleküllü (makromolekül) bileşiklerin varlığı ortaya atılmıştır. Bu öneri ortalama 10 yıl sonrasında kabul görülmüş ve bilimsel çalışmalarda “polimer” kelimesine yer verilmeye başlanmıştır.

Polimer, küçük molekül olan ve tabiatta tek başına bulunabilen monomerlerin kovalent bağlarla birbirine bağlanarak ard arda dizilmesi sonucu oluşan uzun zincirli yapılara denir. Polimerler büyük moleküllü bileşiklerdir/kimyasallardır.

Polimerler zincir yapılarının fiziksel durumuna, şekline göre

  1. Lineer (doğrusal)
  2. Dallanmış
  3. Çapraz bağlı

olmak üzere kendi aralarında 3’e ayrılır.

1 – Lineer (Doğrusal)

Ana zincire sadece yan grubun bağlı olduğu polimerlerdir. Defalarca eritilip, şekil verilebilirler. Sünek yapıda olabilirler.

2 – Dallanmış

Ana zincire kovalent bağlar ile bağlanarak ayrılan dal görünümdeki başka zincirlerin olması halidir. Yan dal olarak ayrılan yapıların üzerinde de başka dallar olabilir.

1 ve 2 numaralı polimer çeşitleri termoplastik grubuna girmektedir.

3 – Çapraz Bağlı

Ana zincirde oluşan yan dalların tekrar farklı bir ana zincire bağlanarak oluşan polimer çeşididir. Çözünmezler fakat sıvıları emerek şişebilirler.

Plastik; polimer hammaddesinin istediğimiz bir takım özelliklere sahip olabilmesi için şekillendirme esnasında (yağlayıcılar, plastikleştiriciler, renk vericiler) ile karıştırılması sonucu oluşan yeni ürüne denir.

Polimer Çeşitleri

Termoplastikler

Sürekli olarak eritilip, şekil verilebilir ve tekrar kullanılabilir. Bunun sebebi ise molekül zincirleri arasında bulunan zayıf “Van Der Waals” bağlarıdır. Bu bağlar yüksek sıcaklıkta kolaylıkla kopar, soğutulmaya başlandığında ise tekrar oluşur. Bu özelliklere sahip plastikler yük altında kolay şekil değiştirebilirler. Mukavemetleri düşüktür.

Polietilen (PE), polipropilen (PP), poli vinil klorür (PVC) termoplastiklere örnektir.

Termosetler

Kovalent bağların karşılıklı olarak ve sürekli bağlanması ile bir ağ yapı oluşur. Buna uzay ağı polimerleri, network veya üç boyutlu polimerler denir.

Sert ve kuvvetli kovalent bağlardan dolayı eritilip tekrar kullanılabilmeleri mümkün değildir. Yüksek sıcaklıkta kovalent bağların bozunması ile malzemede kömürleşme görünür. Bunun sonucunda eski mukavemetinden ve sertliğinden söz edemeyiz.

Epoksiler (EP), Fenol-formaldehit (PF) termoset plastiklere örnektir.

Elastomerler

Yüksek elastisite özelliği gösteren ve amorf yapıda olan polimerlere denir. Sıcaklık artıkça elastik modüleri artar bu durum diğer tüm katılarda ters olarak işler. Doğal kauçuk en önemli elastomerlerden birisidir. Aynı zamanda stiren de sentetik olanlara örnek verilebilir.

Polimerlerin Sentezi-Üretimi

Sentezlemek Nedir?

Tepkimeler ile birlikte yeni bir ürün elde etmek. Diğer bir ifade ile üretmek anlamına gelmektedir.

Polimerlerin sentezinde/üretiminde 2 farklı yöntem veya mekanizma bulunmaktadır.

  • Basamaklı polimerizasyon
  • Katılma polimerizasyonu

Basamaklı Polimerizasyon

Basamaklı polimerizasyon üretan, kondensasyon vb gibi organik tepkimeler yolu ile sağlanır. Fakat gerek labaratuvar ortamında gerek endüstride en yaygın ve sık kullanılanı kondensasyon tepkimeleridir. Bu tepkimelerde monomerlerin birbirine bağlanması sonucu su veya metanol gibi küçük moleküllü yapılar açığa çıkmaktadır.

Poliester, selüloz, poliamit örnek verilebilir.

Katılma Polimerizasyonu

Monomerler aktif bir merkeze ard arda dizilmesi sonucu oluşur. Katılma polimerizasyonunun her aşamasında tepkimeye girmemiş monomer ve makromolekül bulunur.

Etilen ve propilen örnek verilebilir.

İşleme Teknikleri

Polimerler sentezlendikten sonra günlük hayatta kullanabileceğimiz son ürüne dönüşmesi veya diğer bir ifade ile malzemelere dönüştürülebilmesi için bazı işleme yöntemlerinden geçmelidir. Bunlar;

  • Ekstrüzyon
  • Kalıplama
  • Kaplama
  • Köpükler
  • Elyaf Çekme
  • Isıl Şekillendirme
  • Haddeleme
  • Döküm

Polimerlerin Özellikleri

Isıl Özellikleri ve Isı İletim Özellikleri: Polimerlerin ısıl özellikleri yapılarındaki amorf veya kristalin yapıya bağlıdır. Tam kristal yapılar, serttirler ve erime sıcaklığında kristal yapı yıkılır ve erime meydana gelir. Amorf yapı düşük sıcaklıklarda dahi sert ve kırılgandır. Isıtıldığında yumuşar ve kauçuk özellikleri gösterir. Polimerler atom hareketlerinden kaynaklı ısıyı iyi iletmezler.

Isıl Genleşme Özellikleri: Isıtılmaları sonucu atom hareketlerinin artışı, titreşime geçmeleri sonrasında ısıl genleşme artmaktadır. Polimerler, metal ve seramiklere kıyasla daha fazla genleşirler.

Elektriksel Özellikleri: Atom hareketlerinin metallerde ki kadar rahat ve serbest olmamasından kaynaklı yalıtkandırlar. Son yıllarda elektriği iletebilen polimerler de sentezlenmiştir ama kullanım alanları kısıtlıdır.

Optik Özellikleri: Şeffaftırlar ve genelde çok az bir değişim ile ışığı geçirebilirler.

Mekanik Özellikleri:

Polimerlerin mekanik özellikleri gerilme-şekil değiştirme (çekme-uzama) testlerinin incelenmesi sonucu ortaya çıkar. Polimerlerin mekanik özellikleri, kimyasal ve fiziksel yapılarına, işlenme yöntemlerine ve diğer koşullara (sıcaklık, süre) bağlıdır.

Kristal yapılar malzemeye sertlik ve kırılganlık sağlarlar. Molekül zincirlerinde dönme hareketi yoktur.

Amorf yapı tok ve yumuşak bir yapıdadır. Ergime sıcaklıkları ve çekme mukavemetleri kristalin yapılara kıyasla daha düşüktür.

Kullanım Alanları

  • İnşaat Sektörü
  • Uzay ve Havacılık
  • Otomobil lastiği
  • Diş fırçaları
  • Silikon
  • Eldiven
  • Kablo
  • Bıçak sapı
  • Hortum
  • Hava filtreleri
  • Saç spreyleri ve jölesi

Kaynak

SAÇAK Mehmet, Polimer Teknolojisi, Gazi Kitabevi, Ankara 2014

OĞUZ Okay, Polimerik Malzemelerin Bugünü ve Yarını, İTÜ,

Malzeme Seçimi ve Prensipleri, Sakarya Üniversitesi

Ş. Can YILMAZ – benimuhendisim.com – Owner & Founder & Administrator

Öneri ve İstekleriniz İçin – info@benimuhendisim.com

Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!

Mühendislik, Nedir?

Etiketler:

, , , , , , , , ,