Polimer Kimyası

Polimer Kimya - Bazı Polimerlerin Özellikleri ve Önemli Kullanım Yerleri

Sponsorlu Bağlantılar

Fenolik reçineler
Kimyasal korozyona karşı yüksek dirençli, iyi ısısal kararlılık, düşük nem geçirgenliği ve kolay işlenebilirlik. Yapıştırıcılar, elektrik aletleri parçaları, kalıplanmış malzemeler, levha ve plakalar, fren astar ve balatasında

Amino reçineleri
Kimyasal direnç, üstün yüzey sertliği, iyi ısısal kararlılık ve iyi renk koruma. Dekoratif malzeme, yapıştırıcılar, levha ve plakalar, tekstil işlemlerinde kalıplanmış malzemeler, kontrplak ve kağıt kaplama

Poliesterler
Alevlenmeye ve kimyasallara karşı üstün direnç, düşük fiyat, üstün mekaniksel ve elektriksel özellik, üstün ısısal kararlılık. Yapı malzemeleri, levha ve plaka, hava ve deniz taşıt parçaları, lif dekoratif malzeme, misina ve kayak malzemesi.

Alkit reçinleri
Kimyasal direnç, üstün elektriksel ve ısıl özellik ve geniş esneklik-sertlik aralığı
Elektriksel yalıtkan, boyalar, cam macunu, elektronik alet parçaları ve cam lifi takviyeli parçalar.

Polikarbonat
Şeffaf, iyi sürünme direnci, lekelenmeye karşı direnç, yüksek kırılma indisi, iyi boyutsal kararlılık ve üstün kimyasal ve elektriksel özellik. Yalıtkan malzeme, metal malzeme yerine, lens, elektrik aletleri parçaları, fotoğraf filmi, döküm kalıplama ve emniyet baretleri

Poliamit
Kimyasal direnç, sertlik, iyi aşınma direnci, kolay kalıplanabilirlik, hafiflik ve düşük sürtünme katsayısı. Şişe, lastik, lif, paketleme, dikiş ipliği, çeşitli aletler, dişli ve misina.

Poliüretan
İyi kimyasal fiziksel ve elektriksel özellikler, diğer reçinelerle kullanıldığında üstün ürün çeşitliliği. Roket yakıtı bileşeni, izolasyon, köpük ve elastromer.

Polieter
Değişik biçim ve boyutta kolay işlenebilirlik, çoğu asit alkali ve tuzlara karşı üstün direnç.
Su saati parçaları, vana, pompa dişlileri ve tabakalar.

Epoksi
İyi yapışma özelliği, üstün elektriksel özellik, iyi ısı yalıtımı, setlik, düşük büzülme ve sütün kimyasal direnç. Yer döşemesi, yapıştırıcılar, ince levha ve plakalar, yüzey kaplamaları ve astarlar.

Silikon
Esneklik, inert, oksidasyona direnç, üstün elektriksel özellik ve iyi ısıl özellik
Kauçuk, su itici malzeme, levhalar, köpüklenmeyi önleyici ve kapsülleme malzemesi

Polietilen
Dış ortamda neme karşı iyi direnç, esneklik, zayıf mekaniksel kuvvet ve üstün kimyasal dürenç. Kap ve kutular, oyuncak, mutfak eşyaları, kaplamalar, boru ve tüp, kablolarda yalıtkan tabakalar ve paketleme ve ambalaj filmi.

Polipropilen
Kokusuz ve şeffaf düşük yoğunluk, iyi ısıl direnç, üstün yüzey sertliği, kırılmazlık, üstün kimyasal direnç ve iyi elektriksel özellik. Levha ve tabakalar, lif boru ve tüp, elektronik alet parçaları, oyuncak, mutfak eşyaları, tıbbi malzeme(steril edilebilir.) ve çeşitli aletler

Poli (vinil klorür)
Üstün fiziksel ve kimyasal özellik, işleme kolaylığı, nispeten düşük fiyat diğer polimerlerle iyi uyum ve üstün kimyasal direnç. Boru ve tüp, yapıştırıcı, inşaat malzemesi, atık su deposu, su tesisat malzemesi ve yağmurluk

Polistiren
Uv ışınlarına direnç, iyi vurma ve gerilme direnci, düşük fiyat ve işleme kolaylığı, asit alkali ve tuzlara karşı üstün direnç. İzolasyon malzemesi, ince cidarlı kaplar, soğutma kuleleri, boru köpük, kauçuk, çeşitli aletler, otomobil parçaları ve paneller.

Selülozik
Dış ortamda dayanıklılık, yüzey parlaklığı, yüksek vurma direnci, düşük ısıl iletkenlik ve yüksek dielektrik özelliği. Tekstil ve kağıt endüstrisi, manyetik bant, paketleme ve ambalaj malzemesi, kalınlaştırıcı, boru ve tüp

Akrilik
UV ışınlarına direnç, kristal parlaklığı, orta derecede kimyasal direnç, iyi vurma ve gerilme direnci asit ve alkali tuzlara karşı üstün direnç. Lens, elastromer, dekoratif yapısal paneller, aydınlatma sistemleri, pencere ve gölgelik, tabela reklam panosu ve yapıştırıcı

POLiMER KiMYASININ KISA TARiHi

• Kızılderililer başlangıçta sıvı olan kauçuğun özsuyu ile ayaklarını kapladıktan sonra havadaki oksijenin etkisi ile bazı noktalardan bu moleküller birbirlerine bağlanırlardı. Bu bağlanmalar nedeniyle artık moleküller birbirlerinden kolayca ayrılamazlar , böylece sıvıdan katı duruma geçilir. Fakat bu katı biraz özeldir. Bu katı yapı içerisinde küçük moleküler hareket edebilirler ve tüm yapıda hareketlidir. Yapının bir balık ağı gibi davrandığı düşünülebilir. Bu nedenle bu yapı kısmen katı kısmen sıvı gibi davranır. Bu madde kauçuk olarak adlandırılır. Bununla beraber bu kauçuk ayakkabı bir gün içerisinde dağılırdı. Çünkü havadaki oksijen ilk olarak molekülleri birbirine bağlamasına karşın bir süre sonra oksijen, zincirleri kesmeye baslar ve birgün sonunda da yapı dağılırdı.

• Çinliler’in 1400'lü yıllarda yaptıkları , balmumuna daldırılmış kumaştan şemsiye , daha sonra “Direkt Kaplama” olarak isimlendirilecek işlemin tarihteki ilk uygulamasıydı. Kumaşın tamamiyle farklı bir malzemeyle kaplanarak (birleştirilerek) işlevini daha iyiye götürme fikri böyle oluştu.

• Bugün kullandığımız PVC ve PU gibi polimerlerin atası 1839 yılında Goodyear tarafindan üretildi. Goodyear, kükürtle vulkanize edilmiş kauçuk olan Libonit’i üretti. 1849 yılında Charles Goodyear kauçuk ağacının özsuyunu kükürt ile kaynattığında esnek , sağlam siyaha yakın bir madde elde etti. Goodyear'ın bu buluşu halen üretimdedir , fakat o yıllarda henüz polimer kavramı ortaya atılmamıştı.

• Polimerlerin ikinci büyük grubu olan plastiklerin ilk ürünü ,1868 de Amerika'da John Wesley Hyatt tarafından pamuk selülozunu nitrik asit ve kamfor ile etkileştirilerek hazırlanan yarı sentetik polimerdi.

• 1900’lü yıllarda İtalya’da Direkt Kaplama işlemiyle mezure üretildi. Takip eden yıllarda 1. dünya savaşı esnasında Almanlar ilk U-Boat modelini ürettiler. Ancak dış etkenlere karşı son derece dayanıksızdı.

• 1920-1930 yılları arasında Alman kimyacı H. Staudinger “Makromolekül” hipotezini ortaya attı ve deneysel olarak ispatladı. İşte bu tarihten sonra polimer kimyası dünyada bir devrim yarattı.

• 1960’lı yıllarda kumaş ve plastik özelliklerini aynı anda içeren bir yapıdan bahsedilmeye başlandı. Yüzey, doğal deri efekti verirken sağlamlığını kumaş sağlıyordu. Bu yıllarda “Transfer Kaplama” ortaya çıktı. O yıllarda kullanılan transfer kağıtları en fazla 100 ºC'ye dayanıklıydı. Teknolojinin ve malzeme bilgisinin gelişimiyle suni deri uygulamaları bugünkü halini aldı.

POLiMERLERİN EKONOMİ ALANLARI

• GİYECEKLERİMİZ
Belki de birçoğumuz ayakkabılarımızın polimer bir malzemeden yapılmış olduğunu hiç düşünmemiştik. Kiminin derisi farklı kiminin altının yumuşaklığı farklıdır. Deriden bahsediyorsak derinin kendisi doğal bir polimerdir. Yürüyüş botlarının pek çoğunun altı poliüretandan yapılmıştır. Bazılarının yapısında PVC'ye rastlanır. Bazen de naylondan yapılmış ürünleri kullanırız. Üzerimize giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün , pamuklu (selüloz) doğal polimerik maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi pekçok polimerik ürün kullanırız. Yalnızca günlük hayatımızda her gün kullandığımız giyeceklerin yanısıra denizde de kullanılacak pek çok ürün polimerik malzemelerden yapılmıştır. Kloropren ve poliüretan ürünler bunlara örnektir.

• AMBALAJLAMA , KORUMA VE BAZI ÜRÜNLER
Bugün ürünlerin korunması ve taşınmasında kullanılan ambalajlama kendi başına bir alan olmuştur. Bunu en basit şekliyle bir süpermarkete girerseniz açıkça görebilirsiniz. Hemen hemen tüm ürünler paketlenmişlerdir. Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hemen hepsi polimerik malzemelerden hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden, polyesterden veya polietilenden yapılmıştır. Çocuk pedlerinde su sızdırmaz polietilen veya doğal kauçuk kullanılır. Fakat belki de Pedin en önemli kısmı poliakrilik asit kısmıdır. Kendi ağırlığından çok daha fazla suyu absorbe edebilir. Şampuanlarda hidroksietilselüloz bulunur. Saç spreylerinde ise ; polivinilprolidondan yararlanılır.

• FOTOĞRAFÇILIK , GÖZLÜKLER VE LENSLER
Fotoğraf filmleri eskiden selüloznitrattan yapılırdı. Daha sonraları kolayca yanan bu ürün yerini, selüloz asetata daha sonra o da yerini polyestere bıraktı. Bugün fotoğrafçılıkta kullanılan sert ve şeffaf renkli filtreler polikarbonattan yapılmaktadır. Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır.Araba farları da çoğu kez akrilatlardan hazırlanmaktadır.

• EV YAPI MALZEMELERİ
Evlerimizde en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri , temel elemanı selüloz olan ağaç malzemelerdir. PVC borular evlerdeki su tesisatının en önemli elemanlarıdır. Evdeki elektrik tesisatındaki bakır teller dışındaki hemen her şey polimerik malzemelerden yapılmıştır. PVC kapı ve pencereler ucuz ve ısı yalıtımındaki avantajları nedeniyle binaların büyük bölümlerinde kullanılmaktadır. Bazı çatlak ya da deliklerdeki su geçirmezliği sağlamak amacıyla silikonları da sık sık kullanırız. Ayrıca ev dekorasyonu ve döşemesinde kullanılan pekçok polimerik ürün vardır. Yer döşemesinde kullanılan lekelenmeye dirençli politetrafloroetilenden yapılmış halıların yanısıra pekçok halı tipini kullanırız. Akrilik lateks boyalar polimetilmetakrilat bazen polivinilasetat kopolimeri içerirler.

• TAŞIMACILIKTA
Modern bir otomobilde; lastikler , lastik fiberleri , döşemeler ve boya hariç yaklaşık 150 kg polimer madde kullanılır. Uçaklarda yakıttan tasarruf edebilmek için metal kullanımı hızla azaltılmaktadır. Çünkü polimerik maddeler metallerden daha hafiftir. Daha hafif oldukları içinde havadayken metallere göre daha az yakıt harcanmasını gerektirirler.

• BİZ VE SAĞLIK
Eğer tek hücreli canlılardan , çok hücreli canlılara kadar temel yapının ne olduğunu sorgulayacak olursak, temel yapı bilgisini taşıyan DNA veya RNA’nın temelde 20 kadar aminoasit ve bunları birbirlerine bağlayan fosfat bağlarından meydana geldiğini görürüz. Gerçi organizmada bulunan amino asitlerin sayısı daha fazladır. Ama yine de canlılardaki bu çeşitlilik amino asit sıralamasındaki değişiklikten ve konformasyonlarından kaynaklanmaktadır. Ayrıca hangi organı düşünürsek düşünelim onun tekrarlanan moleküler yapılardan oluştuğunu görürüz. Dolayısıyla günümüzde yapay doku çalışmalarında polimerlerin önemi her geçen gün daha da artmaktadır.

Polimerlerin kullanıldığı pekçok yer belirtilirken karşımıza hemen hergün çıkan ürünlerden yalnızca bir kısmı ele alınmıştır. Eğer etrafımıza daha dikkatli bakarsak , sözünü ettiğimiz ürünlerden çok daha fazlasını görebiliriz. Polimer kimyasının önemini vurgulamak için söylenilecek son söz , belki de; ABD de kimyasal araştırmalar için ayrılan bütçenin üçte birinden daha fazlasının polimer kimyası araştırmalarına ayrıldığını belirtmek olabilir.

Polimer
MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi

Küçük moleküllerin (monomer) tekrarlı dizilişiyle meydana gelip çok büyük moleküllerden (makromolekül) oluşmuş madde. Birçok doğal polimer vardır. Proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler, reçineler, doğal kauçuk ve birçok mineral (örneğin kuvars) birer polimerdir. Sentetik polimer yapımı çağdaş teknolojinin önemli bir alanıdır.

Çam Ağacından Plastik!

Bir grup araştırmacı, çam ağaçlarında bulunan bir kimyasal maddeden plastik üretmeyi başardı. Günümüzdeki plastiklerin çoğu petrol türevidir. Ancak petrol kaynakları sınırlıdır ve yenilenebilir değildir. Poliasetik asit gibi bazı plastikler mısır, şeker kamışı gibi ekinlerden üretilse de bunların da tam anlamıyla yenilenebilir olduğu söylenemez. Çünkü arzu edilen özelliklere sahip olmaları için petrolden üretilen çeşitli polimerlerle karıştırılırlar.

Araştırmacıların plastik üretmek için kullandığı pinen isimli kimyasal madde, çam ağaçlarının iğne yapraklarında bulunuyor ve ayrıca kâğıt endüstrisindeki kimyasal süreçlerde atık olarak da ortaya çıkıyor. Araştırmacıların geliştirdiği yöntem, bu atık maddenin faydalı bir ürüne dönüştürülmesini sağlıyor. Pinenden üretilen plastiğin gelecekte ambalaj malzemelerinden tıbbi implantlara kadar pek çok malzemede kullanılabileceği belirtiliyor.

Kaynak: Polymer Chemistry (25 Ocak 2017)

Kendini Onarabilen Polimer Malzeme Geliştirildi!

GTÜ Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nden araştırmacılar, TÜBİTAK destekli proje kapsamında kendini yüzde 95 verimle onarabilen polimer malzeme geliştirdi. Yürütülen proje kapsamında geliştirilen, kendini yüzde 95 verimle onarabilen polimer malzemenin savunma, elektronik sanayisi gibi alanlarda kullanılması, risk ve kayıpların önüne geçilmesi hedefleniyor.

Herhangi hasar durumunda malzemelerin onarımının imkansız ya da maliyetinin çok yüksek olduğu belirtilen polimer malzemeye kendi kendini onarabilme özelliğinin kazandırılmasıyla sorunların önüne geçilebileceği belirtildi. Bu sayede malzemelerin kullanım süresinin uzayacağı ve maliyetin azalacağı ifade edildi.

Uçak Yakıt Tanklarında Sızıntılar Önlenebilir!

Geliştirilen malzemenin ticarileştirilmesi halinde malzeme, çok farklı alanlarda kullanılabilecek. GTÜ Öğretim Üyesi Anaç, "Savunma sanayisini düşünüyorum. Uçakların benzin depolarında bir ince polimer filmi kullanılıyor. Orada bazı hasarlar olduğunda sızmalar oluşuyor. Kendi kendini onarabilen mukavemetli polimer koyabilirsek, oradaki benzin sızıntısını düşürebiliriz." şeklinde konuştu.

Kaynak: AA (29 Ocak 2017)

Plastiklerin Geri Dönüşümünü Kolaylaştıran Katkı Maddesi!

Günümüzde kullanılan plastiklerin büyük bir kısmı maalesef geri dönüştürülemiyor. Örneğin paketleme amacıyla her yıl üretilen 78 milyon ton plastiğin sadece yüzde 2’si geri dönüştürülebiliyor. Bu durumun en önemli sebebi plastik üretiminde yaygın olarak kullanılan iki kimyasal maddenin (polietilen ve polipropilen) farklı kimyasal yapılara sahip olması. Her iki kimyasal maddeyi de içeren atıklar işlenerek yeniden kullanılabilecek hale getirilemiyor.

Ancak Cornell Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı yakın zamanlarda bu soruna bir çare buldu. Prof. Dr. Geoffrey W. Coates önderliğinde çalışmalar yapan Dr. James M. Eagan ve arkadaşları, polietilen ve polipropilen içeren atıkların yeniden plastik üretiminde kullanılabilmesini sağlayan bir katkı maddesi buldu.

Geliştirilen katkı malzemesi de polietilen ve polipropilen gibi polimer yapısına sahip. Yani tekrar eden birimlerden oluşuyor. Prof. Coates polietilen ve polipropilen içeren atıkları yüzde 1 oranında katkı maddesi ekleyerek geri dönüştürebildiklerini söylüyor. Üstelik ortaya çıkan yeni plastik çok sağlam bir yapıya sahip. Dolayısıyla katkı maddesini, geri dönüşümün yanı sıra yeni plastiklerin üretiminde kullanmak da mümkün.

Kaynak: Science (24 Şubat 2017)

Sensörlü Elbiseler!

Bilim insanlarının geliştirdikleri polimer optik lifler, giysilerde kullanılabilecek kadar esnekler ve giysinizin herhangi bir noktasında algılayıcıların bulunmasına imkan tanıyor. Ayrıca bu lifler çamaşır makinesine de zarar görmeden tıkanabiliyor. Başka bir deyiş ile günlük giysileriniz kalp ritminizi ve diğer sağlık verilerinizi takip etmek için kullanılabilir ve gün sonunda diğer giysileriniz ile beraber yıkanacakların arasına katılabilir.

Bu lifler, iki farklı polimerin eritilmesi ve eğirilmesi ile ortaya çıkıyor. Bu polimerlerden biri ışık-tabanlı verileri aktarırken, diğeri ise kaplama olarak görev alıyor. Ekibin Popular Scıence'a verdiği bilgiye göre normalde optik lifleri eritmek ve eğirmek mümkün olmadığı için bu durum oldukça etkileyici ve bu teknik, çok daha yüksek üretim miktarına imkan tanıyor.

Araştırmacılar şu anda hastanelere yönelik bir çalışma planlıyor. Bu çalışmalar, algılayıcılar ile donatılmış hastane giysilerinin kullanılmasını sağlayabilir ve geleneksel takip cihazlarının verdiği rahatsızlığı engelleyebilir. Bu da hastaların daha fazla hastalık ile karşılaşma ihtimalini azaltacaktır. Ancak araştırmacılar, bu esnek lif teknolojisini oksijen, tansiyon ve diğer önemli verileri de takip edecek şekilde geliştirmeyi hedefliyor.

Kaynak: Journal of the Royal Society Interface / Popular Scıence (15 Mart 2017)

Polimer Yapılı Esnek Biyobozunur Malzemeler!

Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar, esnek olup kolayca zararsız maddelere ayrışabilen polimer yapılı, biyobozunur elektronik cihazlar üretti. Üretilen polimerin iyi bir iletken, aynı zamanda içerdiği kimyasal bağlar nedeniyle de asidik ortamlarda kolayca kırılabilen ve elektrik akışına imkan veren bir niteliğe sahip olduğu belirtildi.

Bileşenleri demirden oluşan yeni bir devre elemanı üreten araştırmacılar bunun yanında söz konusu devre elemanlarının entegre edileceği selülozdan oluşan bir katman elde etti. İlgili iletken polimerden ve elektronik devre elemanlarından çeşitli alanlarda yararlanılabileceğini belirten bilim insanları söz konusu biyobozunur malzemelerin kan basıncı ve kan şekerini ölçen giyilebilir elektronik cihazlarda ve üretilen malzemenin biyouyumlu bir nitelik taşıması nedeniyle de vücutta kullanılabilecek ve bu bağlamda geliştirilebilecek teknolojilerde denenebileceğini belirtiyor.

Kaynak: Bilimnet / Proceedings of the National Academy of Sciences (12 Mayıs 2017)