Polimer Nedir? Polimer Özellikleri ve Çeşitleri Nelerdir?
Gelişmelerden haberdar olmak için bizi Google Haberler'den takip edin!
Polimer kelimesi Antik Yunanca’da “birden çok” anlamına gelen poly ve “parça, birim” anlamına karşılık gelen meres kelimelerden türetilmiştir.
Polimer Nedir?
Polimerler, isminden anlaşıldığı üzere doğada tek başına bulunabilen monomer adı verilen çok sayıda küçük moleküllerin kovalent bağlarla bir araya gelerek oluşturduğu makromoleküllerdir.
Polimerin Yapısı
Polimerlerin yapısal oluşumunu basitçe ifade edecek olursak birbirini tekrar eden özdeş ve çok sayıda birimin oluşturduğu uzun zincir moleküllerdir. Çok sayıda olan bu monomer yapıların uygun koşullarda polimerizasyon tepkimesi sonucu birbirleriyle kimyasal bağ yaparak polimer moleküllerine dönüşürler.
Örnek olarak verildiği üzere, çok sayıda etilenin polimerizasyonu ile polietilen (PE) gibi uzun ve zincir bir yapıyı çağrıştıran moleküller oluştuğu için polimer molekülü, polimer zinciri ve makromolekül tanımlamaları aynı anlamı taşımaktadır. Polimerlerin, metallere göre nispeten ucuz, kolay işlenebilir, birim ağırlıkları düşük ve özellikle yüksek oksidasyon, korozyon ve kimyasal dirence sahip olmaları son yıllarda metaller ile eşit oranda kullanılabilecek rekabettedir diyebiliriz.
Molekül yapısı itibariyle polimerlerin fiziksel özellikleri sadece molekül ağırlığı ve şekline göre değil, aynı zamanda molekül zincirlerinin yapısına da bağlıdır. Özellikle molekül zinciri uzunluğunun artması molekül ağırlığının artmasına da sebep olur. Bu artış, polimerlerin ergime veya yumuşama sıcaklığının artışına da sebep olacaktır.
Polimerleri molekül zincirlerinin yapılarına göre
- Lineer (Doğrusal) Polimerler
- Dallanmış Polimerler
- Çapraz Bağlı Polimerler
- Ağ Yapılı Polimerler
olarak sınıflandırabiliriz.
1. Lineer (Doğrusal) Polimerler
Birimlerin uç uca eklenip tekrarlanarak doğrusal zincir oluşturduğu polimerlerdir. Bu zincirler arasında yoğun şekilde hidrojen ve van der Waals bağları vardır. Bu yapıdaki endüstriyel polimerlerden bazıları şunlardır: PVC (poli-vinil klorür), polietilen, florokarbon ve naylonlar.
2. Dallanmış Polimerler
Polimerler ana zincire yandan bağlanarak sentezlendiği halidir. Yan dal olarak eklenen birimler üzerinde de dallanmalar oluşabilir. Yan dalların oluşumu zincir moleküllerinin paketlenme kabiliyetini ve artan hacim sebebiyle polimerin yoğunluğunun düşmesine sebep olacaktır.
3. Çapraz Bağlı Polimerler
Çapraz bağlı polimerlerde lineer zincirler birbirine değişik yönlerde van der Waals bağları yerine kovalent bağla bağlanırlar. Bu tipteki polimerler suda genişler veya sıcaklığa maruz kaldıklarında şekil ve boyut değiştirebilirler.
4. Ağ Yapılı Polimerler
Birden fazla fonksiyonlu monomerlerin ağsı yapıyı 3 boyutlu olarak oluşturdukları yapıdır. Çok sayıda aktif kovalent bağa sahiptir.
Polimer Çeşitleri
Binlerce farklı polimer sentezlenmiş durumda ve gelecekte muhakkak daha fazlası üretilecektir. Konvensiyel olarak incelersek, tüm polimerler proses özelliklerine veya polimerizasyon mekanizmasının çeşidine göre esasında üç grupta tayin edilebilir.
Termoplastikler
Plastikler, tıpkı halk dilindeki kelime anlamına karşılık gelir ve bir çok kez ısıtılarak yeniden şekillendirilebilirler. Günümüzde kullanımı en yaygın gruptur. Çoğunlukla doğrusal zincirler içerir. Mukavemetleri oldukça düşüktür. Yaygın olarak kullanılan örnekleri; polistiren, polietilen (PE), poli-vinil klorür (PVC).
Termosetler
Ağsı yapıya sahip amorf polimerlerdir. Şekillendirmek istediğimizde kalıcı sertleşirler ve ısı verdiğimizde yumuşamazlar ve hatta yüksek sıcaklıklara çıkıldığında zincir ve bağ yapıları kırılıp bozulabilirler.
Elastomerler (Kauçuklar)
Elastisite özelliği yüksek ve aynı zamanda amorf yapıya sahiptirler. Viskoziteye sahip olan elastomerler bu sebeple viskoelastisite olarak bilinirler.
Polimerlerin Üretimi (Sentezlenmesi)
Polimer moleküllerinin polimerizasyon tepkimeleriyle oluştuğunu biliyoruz. Peki bu polimerizasyon yöntemleri nedir? sorusu akıllara gelebilir. Temelde kondensasyon (basamaklı polimerizasyon), zincir (katılma polimerizasyonu), Koordinasyon polimerizasyonu olarak üç grupta sınıflandırabiliriz.
Kondensasyon (Basamaklı Polimerizasyon)
En az difonksiyonel monomerlerin reaksiyona girerek polimer molekülünü oluşturduğu reaksiyona verilen addır. Adım adım ilerleyen süreç polimerin mol kütlesi süreye bağlı olacak şekilde artış gösterir. Oluşan polimerin yapısı monomerlerinden farklıdır. Kondensasyon reaksiyonları tersinirdir. Ayrıca kontrollü bir şekilde reaksiyon durdurulabilir. Kondensasyon polimerizasyonuna dialkol ve diasitin reaksiyonu sonucunda poliesterin oluşumu örnek verilebilir.
Zincir (Katılma Polimerizasyonu)
Katılma polimerizasyonu monomerlerin aktif bir şekilde büyümekte olan polimer zincirlerine katılımına denir. İşlemin sonlanması yeterli büyümeye ulaşmış polimer zincirlerinin pasif hâle gelmesiyle etkinliğini kaybetmesi adımıdır. Zincir katılma polimerizasyonunda sürekli katılımla artan zincirlerin molekül ağırlığıni arttırdığı için ortamın viskozitesi hızla artar. Çoğunlukla doymamış bağlar içeren propilen, stiren vb. monomer yapıların polimerizasyonu örnek olarak verilebilir.
Koordinasyon Polimerizasyonu
Polimerizasyon, koordinasyon ile diğer bir söylemle kompleks yapıcı ajanlar üzerinden yürüyebilir. Bu koordinasyona, elde edilen moleküllerin sterospesifik bir düzende olduğu için sterospesifik polimerizasyon da denilebilir. Koordinasyon polimerizasyonunun ortaya çıkışı monomere ve katalizör sistemine bağlıdır. Bu uygulamanın ilk örneği etilenin polimerizasyonuna uygulanmıştır. Koordinasyon polimerizasyonunda koordinasyon katalizörlerine Zeigler katalizörleri denir.
Polimer Örnekleri
Doğada bulunan polimerler, laboratuar şartlarında üretilen sentetik polimerler veya biyo uyumlu polimerlere hayatımızda bir çok alanda rastlayabiliyoruz. Ağaç, kauçuk, ipek, yün, pamuk doğal polimerlerdendir. Canlıların biyolojik süreçlerinde önemli rol oynayan protein, nişasta, enzim ve bitkilerdeki selüloz biyopolimerler için iyi örneklerdir. Endüstriyel kullanımlarda PVC yani polivinilklorür, silikon, naylon, polistiren. Ayrıca kevlar, bakalit, epoksi, polyester, teflon, polikarbonat en bilindik örneklerden sayılabilir.
Polimer Nerelerde Kullanılır?
- Dişçilik alanında, stabilite ve korozyon dayanımı için dolgu yada protez.
- Gözlerimizde, oksijen geçirgenliği ve jel oluşturma kabiliyeti sebebiyle poliakrilamidler.
- Ortopedi alanında, mekanik kısıtlara veya deformasyona karşı yeterli mukavemet sağlayabilmesi sebebiyle ve kemik-kas ile iyi uyumundan dolayı polietilen, PMMA.
- Uzay ve havacılık sektöründe, sıcaklığa bağlı şekil değiştiren şekil hafızalı polimer reçineler kullanılabiliyor. En önemli avantajı pil gibi bir enerji kaynağına ihtiyaç duymadan talebi karşılayabilmesidir. Ayrıca hafifliğin önemli bir kriter olduğu havacılık ve uzay sektöründe malzeme seçiminde bu anlamda tasarruf sağlanabilmektedir.
- Tekstil alanında, su geçirmez ve nefes alabilen kumaşlarda polimerler kullanılabilmektedir.
Hayatımızın bir çok alanında büyük önemi olan Polimerlerin nanoteknoloji ve elektronik devre tasarımları vb. alanlarda Malzeme Bilimcilerin şimdi ve gelecekte çığır açabilecek yepyeni ürünlerin AR-GE’sine zemin hazırlayacağı şüphesizdir.
