POLİMERLER, CAMLAR VE SERAMİKLER

1. POLİMERLER, CAMLAR VE SERAMİKLER

2. POLİMERLER

3. HEDEFLER • Polimer kavramının açıklanması • Polimerlerin özellikleri • Polimerlerin sınıflandırılması • Polimerlerin sentezi • Günümüzde kullandığımız önemli polimer çeşitleri • Bu polimerlerin kullanıldığı alanlar

4. POLİMER • Birbirine kovalent bağlarla bağlanarak büyük moleküller oluşturabilen küçük mol kütleli kimyasal maddelere monomerdenir. • “Poli” Latince bir sözcük olup çok sayıda anlamına gelir. • Polimer, monomer denilen küçük yapı ünitelerinin(birim, molekül) tekrarlanarak birbirine kovalent bağlanması ile oluşan çok büyük moleküllerdir.

7. Aşağıda görüldüğü gibi stren monomerinin polimerizasyonu ile bu monomeri çok sayıda içeren polistren elde edilmektedir.

8. POLİMERLERİN ÖZELLİKLERİ • Polimerler, büyük moleküller olduğu için moleküller arasındaki Van Der Waals çekim kuvvetleride büyüktür. • Polimerlerin erime ve kaynama noktaları monomerlere göre oldukça yüksek olur. • Polimerler daha sert ve sağlam geniş kullanım alanlarına sahip dayanıklı maddelerdir. • Polimerlerin kimyasal ve fiziksel özelliklerindeki en önemli etken molekül ağırlıklarıdır.

9. Aşağıda yaygın olarak kullanılan bazı polimerlerin formülleri ve sentezlendikleri monomerler gösterilmiştir.

10. Polimerlerin sınıflandırılması • Polimerler yapılarına göre sınıflandırılabilirler. Bir polimer tek bir monomer biriminin tekrarlanmasından oluşuyorsa buna “homopolimer” denir. Örnek olarak, etilenden elde edilen polietilen ve strenden elde edilen polistren verilebilir.

11. Eğer polimer molekülü iki farklı monomerin birleşmesinden oluşuyorsa buna “kopolimer” denir. Kopolimerlerin çeşitlerini üçe ayırabiliriz.

12. 1. Ardışık kopolimer • 2.Blok kopolimer • 3. Düzensiz kopolimer

13. Polimer zincirler ister homopolimer ister kopolimer olsun, üç farklı formda bulunabilirler. • 1. Doğrusal • 2.  Dallanmış • 3. Çapraz Bağlı

14. POLİMERLERİN SENTEZİ

15. Çok sayıda küçük monomerin birleşerek büyük moleküller oluşturması olayına polimerleşme denir.

16. Serbest Radikal (Katılma) Polimerleşmesi • Zincir polimerleşmesinin radikaller üzerinden yürüyen türüdür. Serbest radikal polimerleşmesi üç aşamadan oluşur. • Başlangıçta monomer molekülleri çeşitli yöntemler kullanılarak radikal haline dönüştürülür. Radikal oluşumu; ısı, fotokimyasal, radyasyon veya çeşitli başlatıcılar tarafından sağlanır.

17. Bu amaçla ortamda radikal oluşturmak için en yaygın yöntem ortama dışarıdan bir başlatıcı eklemektir. Başlatıcı, radikal oluşturarak vinil grubundaki çift bağa atak yaparak polimerizasyon işlemini başlatmış olur. Başlatıcı olarak çeşitli peroksitler, diazo bileşikleri ve redoks çiftleri kullanılır.

18. Peroksit başlatıcılardan en yaygın kullanılanı benzil peroksittir. Bu başlatıcı ısı ile kolaylıkla parçalanarak serbest radikal oluşturmaktadır. Aşağıdaki şekilde benzil peroksit ısı etkisi ile parçalanarak iki tane serbest radikale dönüşmektedir. 

19. Daha sonra başlama aşamasında oluşan radikaller monomer molekülündeki çift bağa atak yaparak polimerizasyonu başlatırlar. Şekilde başlatıcıdan oluşan radikaller etilen molekülündeki çift bağdan birini kırıp yeni bir radikal oluştururken böylece polimerizasyon reaksiyonunu da başlatmış olmaktadır.

20. Oluşan yeni radikaller ortamda bulunan monomerler ile reaksiyona girerek polimer zincirinin büyümesine neden olurlar.

21. Polimerizasyon ilerledikçe polimer zinciri büyür ve molekül ağırlığı artar. Polimerizasyonun bu aşamasında artık ortamda monomer sayısı azalmıştır. Bu nedenle ortamdaki radikaller sönümlenmeye başlar.

22. Ortamdaki radikaller çeşitli yollar ile (dallanma, yeni çift bağ oluşturma veya bir başka radikal ile reaksiyona girerek) sönümlenir ve polimerizasyon işlemi tamamlanır.

23. İyonik Polimerizasyon • Serbest radikal polimerizasyonun dışında, olefinik monomerlerin zincir polimerizasyonuaynı zamanda iyonik yüke sahip aktif merkezler aracılığıyla gerçekleşebilir. • İki tür iyonik polimerizasyon vardır: Aktif merkez pozitif yüklü ise katyonik polimerizasyon, negatif yüklü ise anyonik polimerizasyon olarak adlandırılır.

24. Katyonik polimerizasyon • H-E+ + CH2=CR2 E-CH2-CR2+ H- • elektrofil monomer karbokatyon

25. Anyonik Polimerizasyon • Nu- + CH2=CHR Nu-CH2-CHR- • nükleofil monomer karbanyon

26. Kondenzasyon Polimerizasyonu • Kondenzasyon polimerleri benzer veya farklı yapıdaki poli-fonksiyonel monomerlerin, genellikle küçük bir molekül çıkararak reaksiyona girmesiyle elde edilir.Çıkan küçük molekül genellikle sudur. Burada en önemli koşul monomerlerin poli-fonksiyonel oluşudur. OH, COOH, NH2, gibi fonksiyonel gruplardan en az iki tane taşıyan monomerler esterleşme, amidleşme, vb. gibi reaksiyonlarla, küçük moleküller çıkararak, kondenzasyon polimerlerini oluşturular.

28. GÜNÜMÜZDE EN ÇOK KULLANILAN POLİMERLER, ÖZELLİKLERİ VE KULLANIM ALANLARI GÜNÜMÜZDE EN ÇOK KULLANILAN POLİMERLER, ÖZELLİKLERİ VE KULLANIM ALANLARI

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

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

33. Poliamit ( Naylon ) • Kimyasal direnç, sertlik, iyi aşınma direnci, kolay kalıplanabilirlik, hafiflik ve düşük sürtünme özellikleri gösterir. • Şişe, lastik, lif, paketleme, dikiş ipliği, çeşitli aletler, dişli ve misina yapımında kullanılır.

35. Poliüretan • İyi kimyasal fiziksel ve elektriksel özellikler, diğer reçinelerle kullanıldığında üstün ürün çeşitliliği sağlar. • Roket yakıtı bileşeni, izolasyon, köpük, sandalye ve elastromer maddelerde bulunur.

37. Polieter • Değişik biçim ve boyutta kolay işlenebilirlik, çoğu asit alkali ve tuzlara karşı üstün direnç gösterirler. • Su saati parçaları, vana, pompa dişlileri ve tabakalarda bulunur.

38. Teflon • Gerçek adı politetrafloretilendir. • Çok düşük sürtünme katsayısı vardır. Yüzeyine hiç bir şey yapışmaz. Sıcaklık ve basınç bu özelliklerini değiştirmez. -200 OC ile +270 oC arasında kullanılır. Çok üstün elektriksel izolasyon özelliklerine sahiptir. Hava koşullarından etkilenmezler. • Vana, tava, tencere, conta, keçe, bant, filtre, kimyevi maddelere dayanıklı boru, kablo yalıtkanı ve izolatör yapımında kullanılır.

40. Silikon • Esneklik, oksidasyona direnç, üstün elektriksel özellik ve iyi ısıl özelliğe sahiptir. • Kauçuk, su itici malzeme, levhalar, köpüklenmeyi önleyici ve kapsülleme malzemesi olarak kullanılır.

41. SİLİKON ELDESİ: CH3-Si-Cl3 + 3H2O --> CH3-Si-(OH)3 + 3HCl (CH3)2-Si-Cl2 + 2H2O --> (CH3)2-Si-(OH)2 + 2HCl (CH3)3-Si-Cl + H2O --> (CH3)3-Si-OH + HCl • (CH3)3-Si-O-H + O-H-Si-(CH3)3 ---KONDENSASYON(-H2O)----> (CH3)3-Si-O-Si-(CH3)3 (Silikon)

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

44. Polivinilklorür (PVC) • PVC’ nin monomeri vinil klorürdür. • Kimyasal direnci iyi sayılır, oksijen, ozon ve klora dirençlidir; brom, flor ve nitrik asit polimeri etkiler. Fiziksel dayanımı ve elektriksel yalıtkanlığı iyidir. • Boru ve tüp, yapıştırıcı, inşaat malzemesi, atık su deposu, su tesisat malzemesi, pencere ve yağmurluk yapımında kullanılır.

46. Polistiren • UV ışınlarına direnç, iyi vurma ve gerilme direnci, düşük fiyat ve işleme kolaylığı, asit alkali ve tuzlara karşı üstün direnç gösterir. • İzolasyon malzemesi, soğutma kuleleri, boru köpük, kauçuk, çeşitli aletler, otomobil parçaları ve panel yapımında kullanılır.

48. Selülozik • Dış ortamda dayanıklılık, yüzey parlaklığı, yüksek vurma direnci, düşük ısıl iletkenlik ve yüksek dielektrik özelliği mevcuttur. • Tekstil ve kağıt endüstrisi, manyetik bant, paketleme ve ambalaj malzemesi, kalınlaştırıcı ve borularda bulunur.

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