ARAŞTIRMA
Polimerler; çoksayıda molekülün kimyasal bağlarla düzenli bir sekilde bağlanarak oluşturdukları yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerdir. "Poli" Latince bir sözcük olup çok sayıda anlamına gelir. Polimerler "monomer" denilen birimlerin bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. Buna basit bir örnek olarak "Polistren" verilebilir. Polistren birçok stiren monomerinin bir araya gelmesi ile oluşmuştur.
Polimerler yaşamın her kesitinde bulunan doğal ve sentetik çok çeşitli maddelerdir. Örneğin, selüloz, nişasta ve pamuk organik, kum ve kil inorganik doğal polimerlerdir. Sentetik polimerler olarak adlandırılan polimerler petrokimyasalların gruplandırılmasında son ürünler olarak yer alan polimerlerdir; örneğin, asetaller, akrilikler, amino reçineler, fenolikler, poliamidler, poliesterler, poliüretanlar, stirenikler, viniller çeşitli polimerik bileşiklerdir.
Bu ürünler pek çok endüstrinin hammaddeleridir; çeşitli plastikler, elastomerler, fiberler, yapıştırıcılar ve kaplama malzemeleri gibi ürünlerin yapımında kullanılırlar.
Polimerik ürünler plastikler, elastomerler ve fiberler gibi kesin sınırlarla birbirinden ayrılamaz; örneğin, stiren-bütadien kopolimerleri içerdiği komonomer miktarına göre elastomer veya plastik veya plastik özellikler gösterir.
Plastikler organik maddelerdir; hammadde polimer olduğu gibi veya bazı katkı maddeleri ilavesiyle işlenip levha, çubuk tüp yaprak, profil veya ekstruderde çeşitli kalıplama ürünlerine dönüştürülür. Hammadde polimer pelletler, levha veya kalıplama karışımı, toz veya sıvı reçine veya lateks halinde olabilir. Plastikler (veya katkısız polimerler) iki genel grup altında toplanabilir; termoplastikler ve termoset plastikler. (Tablo 1 ve 2)
TABLO 1: Termoplastikler
| Polietilen | Akrilik Polimerler | Polikarbonatlar |
| Polipropilen | Stiren-Akrilonitril Kopolimeri | Fluoropolimerler |
| Poli (vinil klorür) | Akrilonitril Bütadien Stiren | Asetaller |
| Polistiren | Poliesterler; PET | Poliamidler, PA (Naylonlar |
TABLO 2: Termoset Plastikler
| Poliüretanlar | Doymamış Poliesterler | Takviyeli Plastikler |
| Fenol-Formaldehit Reçineleri | Epoksiler | Stiren-bütadien kopolimerleri |
| Amino Reçineler | Alkid Reçineler | Polibütadien Kauçuğu (BR) |
Termoplastik maddelere talep yüksektir; bunlar ısıyla kolaylıkla şekillendirilen, soğuduktan sonra tekrar ısıtıldığında yeniden şekillendirilebilen plastiklerdir. Termoplastikler genellikle doğrusal veya az dallanmış yapılardan oluşan polimerlerdir. Proses geri dönüşümlüdür (reversibıl); ısıtıldığında yumuşar veya erir ve basınç uygulandığında akar, soğutulduğunda tekrar katılaşarak eski halini alır. Polimer zincirleri arasında çapraz bağlar yoktur; bu yapı polimere erime özellikleri kazandırır.
Termoset plastikler kürlenmiş veya çapraz bağlı bileşikler olduğundan uzun ömürlü ve ısıya dayanıklıdırlar. Bu gruptaki malzemelerin yeniden işlenmesi veya şekillendirilmesi mümkün değildir. Isıtıldığında (katalizörlü ortamda) katılaşır ve tekrar ergitilemezler; moleküller kimyasal ve faz değişimine uğrar, polimer zincirleri arasında üç boyutlu çapraz bağlar (ağ yapı) oluşur. Üç boyutlu ağ yapılar ısıtıldıklarında basınç uygulandığında bile akmazlar ve soğutma ve ısıtmayla polimer eskihaline dönemez.
Elastomerler (veya sentetik kauçuklar) genellikle termoset plastiklerdir; kürleme sırasında uzun polimerik zincirler arasında çapraz bağlar meydana gelir. En önemli özellikleri esnek ve elastik olmalarıdır; oda sıcaklığında gerdirildiğinde (düşük gerilim) uzunluğunun en az iki katı kadar uzarlar ve gerilimin kaldırılmasıyla hemen eski boyutuna dönerler. Bu özellikler özel polimer sistemleriyle sağlanır. Örneğin, akrilik ve poliakrilatlar; bütil, polibüten ve Poliizobütilen polimerleri; etilen kopolimerleri; fluoropolimerler (PTFE gibi); silikon, poliüretan ve polieter blok amid (PEBA); stiren bütadien kauçuğu (SBR); vinil ve polivinilklorür (PVC) sistemleri gibi.
Elastomer olabilen polimerler poliüretan, bütil kauçuğu, silikonlar ve özel işlemlerden geçirilen etilen-propilen kopolimerleridir; 0°C’nin altında camsı bir görünümde katılaşırlar ve yüksek sıcaklıklarda bile viskoz bir akışkan haline dönüşmezler. Camsı hale geçtiği sıcaklık ile bozunma sıcaklıkları aralığında elastik davranışlar gösterirler. Deformasyon ve elastik özellikleri doğal kauçuğa benzer. Termoset elastomerlerin özellikleri vulkanize kauçuğa benzer, termoplastik elastomerler tekrar kalıplanabilir özellik taşırlar; yani, kauçuk özellikleri taşıyan polimerlerdir. Elastomerler, istenilen özellikleri karşılamaları için çoğunlukla dolgu maddeleri içerirler. Tablo 3‘de tipik bazı elastomerler örnekleri verilmiştir.
Genel anlamda fiberler uzun veya kısa kıymıklar halinde kuvvetli ve dayanıklı maddelerdir; polimerik veya inorganik (cam yünü gibi) esaslı olabilir. Kompozitlerde kuvvetlendirici olarak uzun veya kısa fiberler kullanılabilir; karışımdaki termoset reçine bağlayıcı görevi yapar. Termoplastiklerde çok kısa ve yüzey kesiti çok küçük fiberler daha uygundur. En çok kullanılan cam fiberlerdir.
Polimerik fiberlerin kristallik dereceleri yüksek, elastikliği düşüktür; polimerlerin gerdirilerek zincirlerin aynı yönde ve birbirlerine çok yakın düzenlenip yönlendirilmesiyle elde edilirler. Sentetik fiberler özellikle tekstil sanayiinde kullanılmaktadır. Tablo 4’de çoğu elde edildikleri monomerlere göre adlandırılan bazı önemli fiberler ve kullanım alanları verilmiştir.
| Elastomer | Özellikler ve Kullanım Alanları |
|---|---|
| Stiren-bütadien kopolimerleri (Buna S ve SBR): | İlk üretilen sentetik kauçuklardır; özellikleri doğal kauçuğa çok yakındır; çok kullanılan genel amaçlı bir elastomerdir; ucuzdur ve iyi özelliklere sahiptir. Tipik kullanım alanı dış lastik üretimidir. |
| Polibütadien (PB) | Genel amaçlı bir elastomerdir; doğal kauçuğa çok benzer. |
| Poliizopren (PI) | Sentetik kauçuk; özellikleri doğal kauçuğa çok yakındır. |
| Akrilonitril ve Bütadien Kopolimerleri | Buna N, nitril elastomerleri (NBR); yağlara çok dayanıklıdır. Tipik kullanım alanları esnek kaplinler, hortumlar ve çamaşır makinesi parçaları üretimidir. |
| Bütil Kauçukları | İzobütilen ve izopren (%1-2) kopolimerdir; aşınmaya dirençlidir, gaz geçirgenliği düşük, dielektrik kuvveti yüksektir; özellikle yüksek sıcaklıklara ve ağır iş koşullarına uygundur. |
| Etilen Propilen Kauçukları (RPDM) | Hava koşullarına ve güneş ışığına karşı çok dayanıklıdır otomobil parçaları, hortum, elektrik izolasyon malzemeleri ve ayakkabı tipik kullanım alanlarıdır. |
| Üretan Elastomerler | Üretan bloklar ve polieter (veya poliester) karışımı olarak kullanılırlar. Üretan bloklar ürüne kuvvetlilik ve ısıya dayanıklılık, poliester blokları elastiklik kazandırır. Sert, kuvvetli, yağlara dirençli ve uzun ömürlü elastomerlerdir. Kullanım alanları uçak tekerleklerinden yastıklara kadar uzanır. |
| Silikon Kauçukları | İnorganik polimerlerin organik türevleridir; örneğin dimetilsilandiol polimerleri gibi. Çok geniş sıcaklık aralığında karalılığını ve esnekliğin korur. Tel ve kablo izolasyonu tipik kullanım alanlarıdır. |
