Transcript 1-polimer kavramları son hali

Polimerlerin Tarihsel Gelişimi
Doğal polimerlerin endüstriye yönelik kullanımları
çok eski tarihlere dayanmaktadır ve bu konuda doğal
kauçuk- selüloz, nişasta en çok kullanılan doğal
polimerlerdir.
Tarihsel gelişim içinde doğal polimerler yerlerini
“modifiye edilmiş (doğal polimere, fiziksel özelliklerini
değiştiren katkı, dolgu maddesi ve benzeri ilave edilmesi)
doğal polimerlere” yani, “yarı sentetik polimerlere”
bırakmışlardır.
Bunun
sebepleri;
polimerik
hammaddelerin işlenmesindeki sorunlar ile ürünlerin
fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin yetersiz olmasıdır.

1770 yılında işaretleri sildiği için silgi (rubber) denilen doğal
kauçuk 1839 yılında Amerika’da Goodyear tarafından kükürt
ile vulkanize edilerek kullanışlı hale getirilmiş, modifiye edilen
doğal kauçuktan su geçirmez botlar, yağmurluklar, lastik gibi
ürünler üretilmiştir.

1868 yılında Amerika’da polimerlerin ikinci büyük grubu olan
plastiklerin ilk ürünü selüloid üretilmiştir. Burada doğal bir
polimer olan pamuk selülozu, nitrik asitte ve kamfor ile
etkileştirilerek yarı sentetik olan selüloide dönüştürmüştür.

1907 yılında Amerikalı bilim adamı Leo Hendrick Baekeland
tarafından tamamen sentetik ilk Polimer olan fenol–
formaldehit reçinelerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bakalit adı
ile bilinen bu polimerden ilk yıllarda telefon ahizeleri gibi
plastik eşyalar üretilmiştir.

1924 yılında Hermann Staudinger’in öne sürdüğü
“Makromolekül Hipotezi”; polimer teknolojisinin
deneme-yanılma
yaklaşımından
kurtarılmasın
sağlamış
ve
araştırmacıya
Nobel
Ödülü
kazandırmıştır.

1930 yılında üretilen polistren ile sonraki yıllarda
üretilen stiren-bütadien kopolimeri (SBR sentetik
kauçuğu) ve sentetik kauçuk olan Neopren (Dupren)
polimer teknolojisinin önemli ürünlerindendir.



1936 yılında, poliakrilonitril, stiren – akrilonitril kopolimeri
ve polivinilasetat, 1937 yılında, poliüretan, 1938’de
politetrafloroetilen (Teflon), 1939’da melamin–formaldehit
(Formika) reçineleri, 1940’da silikonların hammaddesi olan
silanlar, 1941’de polietilen ve polietilentereftalat, 1942’de
de orlon ticari adıyla poliakrilonitril fiber üretimleri
gerçekleştirilmiştir.
II. Dünya Savaşı sonrasındaki yıllarda yeni polimerlerin
sentezi artarak devam etmiş, 1947’de epoksi reçineleri,
1948’de ABS (Akrilonitril – Butadien Stiren Terpolimeri)
sentezlenmiştir.
1953 yılında sentezlenen polipropilen, araştırmacıları
Ziegler ve Natta’ya Nobel Ödülü kazandırılmıştır.
Son 10 yılda başta polipropilen ve yüksek yoğunluklu
polietilen olmak üzere termoplastiklerde önemli bir artış
olmuştur.
Günümüzde en çok tüketilen “genel amaçlı plastikler,
alçak ve yüksek yoğunluklu polietilenler (AYPE ve YYPE),
polipropilen (PP), polistiren (PS) ve polivinil klorür
(PVC)’dir.
Zaman
zaman
akrilonitil-stiren-bütadien
terpolimeri (ABS) ve stiren-akrilonitril kopolimeri (SAN)’da
bu gruba alınmaktadır.
Polimer ve Monomer
Polimerler, kimyasal ve fiziksel özellikleri açısından
çoğu noktada küçük moleküllü maddelerden ayrılırlar.
Bu nedenle, polimerlerde gözlenen farklı davranışlar,
küçük moleküllü kimyasallar için zaman içerisinde
geliştirilmiş ve kullanılagelmiş tanımlamalar ya da
kavramlarla her zaman açıklanamaz.
Polimer kimyasının öncelikli bilinmesi gerekli temel
tanım ve kavramları monomer ve polimer ‘dir
Monomer, birbirlerine kovalent bağlarla bağlanarak
büyük moleküller oluşturabilen küçük mol kütleli
kimyasal maddeler için kullanılan bir tanımlamadır.
Yunancada mono tek, poli çok anlamındadır.
Polimer; poli = çok ve mer = kısım olmak üzere Latince
iki kelimeden oluşmuştur. Polimer, çok sayıda monomerin
kovalent bağlarla birbirine bağlanarak oluşturduğu iri molekülün
adıdır.
Monomer molekülleri
Polimer molekülü
Monomer; polimerik madde içinde tekrar eden en
küçük moleküldür. Monomerin kimyasal ve fiziksel
özellikleri elde edilen polimerin karakteristik özelliklerini
belirler. İki monomerin kimyasal bağ ile birleşmesi
sonucu oluşan moleküle dimer, üç tanesinin birleşmesi
ile oluşana trimer, dört tanesinin birleşmesiyle oluşana
tetramer denir. Bu birleşme 100’ün üzerinde
gerçekleşirse oluşan maddeye polimer denir.
Çok sayıda aynı veya farklı monomerin bir kimyasal
işlemle
birbirleriyle
birleşerek
uzun
zincirler
(makromoleküller)
oluşturmasına
“polimerizasyon”
denir. Bir polimer zincirinde onlarca, yüzlerce, binlerce
monomerden gelen birim bulunabilir.
En basit sentetik polimer olan polietilenin, etilen
monomerinden başlayarak polimerizasyonu aşağıdaki gibidir;
Yukarıdaki şekilde görülen “n” polimerizasyon derecesi olup,
bir polimer zincirindeki monomer sayısını ifade eder.
Polimerizasyon derecesi, n, 10.000 ve daha büyük
değerlere çıkabilir. Molekül ağırlığı 500–600 civarında olan
polimerlere “ oligomer” denir. Bir polimerin yeterli fiziksel
özelliklere sahip olabilmesi için molekül ağırlığının 104’ün
üzerinde olması gerekir. 106 ve daha büyük molekül ağırlıklı
polimerlere “ yüksek polimer” denmektedir.
Polimerlerin Sınıflandırılması
Polimerlerin Kimyasal Yapılarına Göre Sınıflandırılması
Polimerin ana zincirini oluşturan atomların türü açısından
polimerler organik ve inorganik olarak sınıflandırılır.
Kimyasal Yapılarına Göre Polimerler
Organik Polimerler
İnorganik Polimerler
a) Organik Polimerler
Yapılarında karbon yanında genelde hidrojen
atomu bulunmaktadır. Günlük hayatta kullanılan
polimerlerin çoğunun ana zincirinin temel
bileşeni karbon atomudur. Sentetik ve doğal
polimerlerin çok büyük bir kısmı organik
polimerlerden oluşmuştur.
Polietilen, poliesterler, poliamidler, polipropilen,
doğal kauçuk, proteinler, selüloz v.b. gibi polimerleri
organik polimerlere örnek olarak verebiliriz.
-[-CH2-CH2-]Polietilen
Polietilen polimerinden yapılan malzemeler
CH3
CH3
-[-CH-CH2-]n-CH –CH2-]Polipropilen
bantların yapısında
Polipropilen bulunur
-[-CH2 –CH-]n-CH2-CH-]H3C- C
H3C-C
CH2
Poliizopren
CH2
Poliizopren (doğal kauçuk) polimeri
Yumurtada bulunan protein doğal organik polimerlerdir
b) İnorganik Polimerler
Polimerlerin birçoğunun ana zincirinin temel bileşeni karbon
atomudur. Ancak bazı polimerlerde ana zincirde karbon atomu yerine
silisyum, fosfor, sülfür gibi başka atomlar bulunabilir.
Ana zincirinde karbon atomu bulunmayan (yan grup olabilir)
polimerlere inorganik polimerler denir.
İnorganik polimerler yapılarında organik kısımda içerebilir. Barofan
ve silikon bu polimer tipine örnektir.
Silikon polimerler
Polimerlerin Bileşiklerin Kaynağına Göre
Sınıflandırılması
Kaynağına göre polimerler
Doğal
 Kauçuk
 Proteinler
 Selüloz
Yarı sentetik
 Selüloz asetat
 Selüloz nitrat
Sentetik
Polietilen
 Polistiren
 Polivinilklorür
 Politetrafloroetilen
Doğal Polimerler
Doğada canlı varlıkların yapılarında oluşan
polimerlerdir, dolayısı ile organik yapı gösterirler. Bu
polimerleri çok çeşitli alanlarda kullanmaktayız.
Kauçuk: Eski uygarlıklardan beri çok
kullanılan önemli doğal polimerlerden birisi olan
ve kauçuk ağacından elde edilen doğal kauçuk
Hevea brasilliensis ağacının bir ürünüdür.
Kauçuk ağacı olarak bilinen bu ağacın kabukları
bıçakla çizildiğinde Lâteks denilen bir sıvı akar.
(a)
Lâteks sıvısı kauçuğun sudaki emülsiyonudur.
Elde edilen bu emülsiyona asit katılırsa doğal
kauçuk çöker. Elde edilen bu çökeltinin kapalı
formülü C5H8 olan bir hidrokarbon kompleksidir.
Bu bileşiğin adı İzopren’dir. IUPAC’ a göre adı
ise 2- metil-1,3- bütadien’dir.
(b)
(a) Hevea Brasilliensis ağacı (b)Doğal kauçuk kullanılarak yapılan araç lastikleri
Proteinler: Doğal polimerler olmaksızın doğadaki hayatın devamı
düşünülemez. Çünkü hayatın kendisini oluşturan temel elemanlar bu
moleküllerdir. Yün, saç, tırnak; protein yapısındaki doğal polimerlere örnek
olarak verilebilir.
Canlılarda ayrıca polimerik yapıda olan karbonhidratlar,
deoksiribonükleikasit (DNA), ribonükleikasit (RNA) bulunur. Canlıların
hayatsal faaliyetlerinden sorumlu olan polimerlere biyopolimerler denir.
(a)
(b)
(a) Saç, (b) Kas, (c) DNA doğal polimerlerdir.
(c)
Selüloz: Bitki ve ağaçların temel
yapısını oluşturan selüloz doğada en
bol bulunan polimerlerdir. Pamuğun
temel bileşeni de selülozdur.
Pamuk
Sentetik Polimerler
Her gün gelişen yeni polimer sentez yöntemleri
sayesinde elde edilmiş binlerce polimere yenileri ilave
edilmektedir. Bazı uygulamalarla doğal polimerlerin kimyasal
yapıları değiştirilerek yeni özelliklere sahip polimerler hazırlanır.
Ayrıca günümüzde kullanılan en önemli polimer
kaynakları arasında da mutlaka petrolü saymalıyız. Dünyada
işlenen petrolün %2 kadarı polimer sanayinde kullanılmaktadır.
Birçok sentetik polimerin yapımında kaynak olarak petrol
kullanılmaktadır. Bu polimerler monomerlerden başlayarak
endüstride sentezlenir.
Küçük moleküllerden yola çıkılarak hazırlanan ilk sentetik
polimer fenol ve formaldehitten sentezlenen bakalittir. Bakalit ticari bir
ürün haline getirilerek vana parçaları, bıçak, alet sapları, düğme gibi
kalıplanarak hazırlanan parçaların yapımında kullanılmıştır.
Bıçak, makas gibi aletlerin sapları
sentetik polimer olan bakalittir.
Polietilen: Etilen gazının polimerizasyonuyla sentezlenen polietilen en
fazla tüketilen ticari polimerdir. Etilen 1000- 3000 atm. basınç altında
250 0C ısıtıldığında yapısındaki pi bağları açılarak reaksiyon oluşur.
•
Yoğunluğu fazla olan polietilen boru
ve araba yakıt depolarının yapımında
kullanılır.
•
Düşük
yoğunluklu
polietilen
yumuşak ve esnektir. Yiyecek paketleri,
şişe vb. yapımında kullanılır.
Polistiren: Kırılgan, sert, şeffaf, pahalı olmayan
kokusuz, işlenmesi kolay, ucuz bir polimerdir.
Stirenin polimerizasyonu ile elde edilir.
• Plastik oyuncak yapımında,
elektrikli ev aletlerinde, mobilya
kaplamacılığında, plastik bardak
ve
tabaklarda,
televizyon,
buzdolabı gibi elektrikli aletlerin
Taşınmasında
kullanılan
köpüklerin yapımında kullanılır.
Polivinilklorür:
Etilendeki
bir
hidrojen atomunun, Cl atomu ile yer
değiştirmesiyle vinil klorür oluşur.
Vinil
klorürün
polimerleşmesiyle
polivinilklorür oluşur. Polivinilklorür
kısaca PVC dir.
PVC, kimyasal direnci iyi olan bir
polimerdir. Asit bazlardan, yağlardan
ve tuz çözeltilerinden etkilenmez.
PVC her türlü su borularında,
hortumlarda, elektrik kablolarında
kullanılır.Ayrıca plastik perde, conta,
yapışkan film, top, pencere kenarlığı
yapımında da kullanılır.
Politetrafloroetilen (Teflon) : Etilendeki
hidrojen atomlarının tamamının, Flor atomlarıyla
yer değiştirmesi sonucu tetrafloroetilen oluşur.
Tetrafloraetilen polimerleşerek politetrafloroetileni
meydana getirir, diğer ismi teflondur. Teflonun
yapışmama özelliği vardır. Bu özelliğinden
yararlanarak tava ve tencereler yapılır. Mekanik
dayanımının zayıf olması dezavantajıdır. Değerli
bir polimerdir.
Politetrafloroetilen (Teflon) kullanılarak
yapılmış olan tava ve teflon bant
Yarı Sentetik Polimerler
Doğal polimerlerin yapılarının değiştirilmesiyle elde edilen
polimerlere yarı- sentetik polimerler denir. Örneğin; selülozun
nitrolanmasıyla selüloid elde edilmiştir.
Üretildiği yıllarda bundan
fotoğraf filmi ve bilardo
topu gibi malzemeler
yapılmıştır.
Teşekkürler…