1 polimer malzemelere giriş [Uyumluluk Modu]blog.aku.edu.tr/evcin/files/2016/06/1-polimer-malzemelere-giriş.pdf · Kevlar®. DuPont kimyacısı Kwolek, kondenzasyon polimerleşmesi

2/15/2017

1

POLİMER MALZEMELER

Doç. Dr. Atilla EVCİNAfyon © 2017

Ders Müfredatı• Polimer malzemelere giriş

– Polimer terminolojisi– Polimer malzemeler ile diğer malzemeler arasındaki farklar– Polimerlerin temel kullanım alanları

• Polimerlerin sınıflandırılması• Polimerlerde molekül ağırlığı• Polimer çözeltileri• Polimerlerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri• Polimer-çevre etkileşimi• Polimerizasyon prosesleri• Polimerleşme reaksiyonları• Polimerleşme reaksiyonlarının kinetiği• Polimer uygulamaları

– Termoplastik polimerler– Termoset polimerler– Elastomerler– Polimerik lifler– Polimerik filmler– Polimerik kompozitler– Organik LED’ler– LCD sıvı kristaller– Hidrojeller

• Polimerlerde kullanılan katkılar• Polimerlerin karakterizasyon teknikleri

• Materials Science of Polymers for Engineers by Tim A. Osswald and Georg Menges

• Polymeric Materials: Structure, Properties, Applications

• Gottfried W. Ehrenstein and R. P. Theriault

• Hanser Gardner Publications

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://www.novapdf.com


2/15/2017

2

• Prof. Dr. Mehmet SAÇAK

• Gazi Kitabevi Ankara

• Prof. Dr. Mehmet SAÇAK

• Gazi Kitabevi Ankara

• Prof. Dr. Mehmet Mustafaev

• Seçkin Akademik ve Mesleki Yayınlar

• Ankara

• Polimer ve plastikler teknolojisi

• R.Kurbanova

• Konya Selçuk Üniversitesi




2/15/2017

3

• Prof. Dr. Satılmış Basan

• Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Yayını

• Prof. Dr. Selma AKKURT

• Birsen Yayınevi

• Polimer Teknolojisi

• Prof. Dr. Baki Hazer

• Trabzon Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayını

• Polimer Teknolojisine Giriş

• Erhan Pişkin

• İnkılap Kitabevi




2/15/2017

4

Değerlendirme• Arasınav % 30• Ödev % 20

• Final % 50

Tarihsel Gelişim

Tarihsel Gelişim• Çok eski tarihlerde kullanılan polimer

malzemelerin başında selüloz, nişasta, doğalkauçuk vb gibi doğal polimerler gelir.

• Doğal polimerler, işlenme zorluğu ve bazıfiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerininyetersiz olmasından dolayı yerlerini yarısentetik, sentetik polimerlere terk etmiştir.

Tarihsel Gelişim

• İlk doğal polimerler– Ağaç sakızlarından– Kaplumbağa kabuklarından– Böcek salgılarından elde edildi.




2/15/2017

5

Tarihsel Gelişim

• 1500 ‘lerde İngiliz kaşifler orta Amerika’dayaşayan antik Mayaların çocuklarının doğalkauçuk ağaçlarından yapılan toplarlaoynadıklarını keşfettiler. Bu polimerlerin ilkuygulama örneklerinden birisidir.

Tarihsel Gelişim

• 1770 ‘de Priestly’in kağıt üzerindeki yazılarısildiği için silgi dediği doğal kauçuk (rubber)kullanılmaya başlanmıştır.

Tarihsel Gelişim

• 1833 ‘de Polimertarifi ilk kez İsveçlibilim adamı J. JakobBerzelius tarafındankullanılmıştır.

Tarihsel Gelişim

• 1839 yılında İngiltere’de Charles Macintoshve Thomas Hancock, Amerika’da CharlesGoodyear tarafından kükürt ile vulkanizeedilerek daha kullanışlı hale getirilmiştir.




2/15/2017

6

Charles Goodyear, doğalkauçuğun özelliklerinigeliştirmeye çalışırkenyetişkinlik yaşantısınınçoğunu geçirdi.Goodbear, 1839 'da doğalkauçuğa kükürt ilaveedilmesinin elastikiyetini vetokluğunu önemli ölçüdearttırdığını keşfeder.

Daha sonra "vulkanize" kauçuk olarak bilinen"kükürtlü" kauçuk bugün hala yaygın olarakkullanılmaktadır.

Tarihsel Gelişim

• 1840 ‘larda İsviçreli kimyacı ChristianSchoenbien selüloz nitratı keşfetti.

• Karısının pardesüsündeki pamuk, nitrik asitve sülfirik asit karışımıyla temas edinceoldukça kuvvetli alev alan ve patlayan birmaddeyi keşfeder.

Tarihsel Gelişim

• 1847 yılında İsviçreli bilim adamı Jöns JacobBerzelius, gliserin ve tartarik asittenpolyester’i keşfetti.

Yukarıdaki ayna çerçevesi şekillendirilmiş ilk plastikparçalardandır. Bunu keşfeden Alfred Critchlow,Pro Molding Corporation şirketini 1847’de kurdu.Pro, Birleşik Devletlerde kurulan ilk plastikşekillendirme şirketidir.

El yapımı plastik ayna çerçevesi (1866)




2/15/2017

7

Tarihsel Gelişim

• 1851 yılında % 20-30 kükürt içeren sertkauçuk üretildi.

• 1880 ‘de üretilen bir bilezik

Tarihsel Gelişim

• 1859 yılında Portekizli kimyacı AgostinhoLourenço, etilen glikolden polieteri üretti.

Tarihsel Gelişim• 1862 ‘de ilk insan yapımı polimerlerden biri

olan Selüloid, Alexander Parkes tarafındanGreat International Sergisinde, Londra’dasergilendi.

Yarı sentetik bir polimer Selüloid, Alexander Parkestarafından 1862’da keşfedildi ve Londra’da GreatInternational Exhibition ‘da sergilendi. Parkesinedenilen bu yeni malzeme selüloz nitrat ve çözücüiçeren bir organik maddeydi. Parkesine ısıtılabilir,şekillendirilebilir ve soğutulabilir. Buna rağmenvulkanize kauçuktan daha pahalıydı.

Alexander Parkes

Tarihsel Gelişim




2/15/2017

8

Tarihsel Gelişim

•SELÜLOİD, farklı çözücülerleişlem görmüş nitroselülozadayalı bir madde–Düğme–Tarak–Kalem

• 1865 yılında Schützenberger selülozasetatı keşfetti. Cross ve Bevantarafından 1894 ‘te geliştirildi.

Tarihsel Gelişim

Tarihsel Gelişim

• 1868 ‘de John Wesley Hyatt nitroselülozlailgili araştırmalara başladı. Termoplastik birpolimer , pamuk selülozundan elde edilen ilkticari başarılı yarı sentetik polimerdir.

Selüloid celluloid (Pyroxylin)• İlk yıllarda bilardo topu, fotoğraf filmi,

gözlük camı vb malzemelerin yapımında kullanılmıştır.




2/15/2017

9

Tarihsel Gelişim

• 1872 ‘de PVC, Alman Kimyacı Eugen Baumann tarafından keşfedildi.

• 1913 yılında patenti alındı.• Waldo L. Semon, PVC yi

kullanarak kullanışlı ürünleri elde etmenin yolunu buldu.

Güneş ışığı

Kapalı tüp

Tarihsel Gelişim

• 1907 ‘de Belçika doğumlu Amerikalı bilimadamı Leo Hendrick Baekeland tamamensentetik ilk polimer olan fenol formaldehitreçinesinin üretimini gerçekleştirmiştir.

Tarihsel Gelişim

• Bakelit adıyla anılan bu polimer, ilk yıllardatelefon ahizesi gibi birçok plastik parçalarınüretiminde kullanılmıştır.




2/15/2017

10

Tarihsel Gelişim

• Bakelit.

Tarihsel Gelişim

• 1917 ‘de I. Dünya Savaşı sırasında AlmanKimyacılar tarafından dimetil bütadien ‘densuni kauçuk keşfedilmiştir.

Tarihsel Gelişim

• 1917 ‘de X-ışınları kristalografisi, bir kristalyapının analiz metodu olarak keşfedildi. 8 yılsonra bu metodu kullanan M. Polanyiselülozun kimyasal yapısını keşfetti.

• Bu, polimer birim hücrelerinin küçük molekültürlerinden ziyade uzun zincir moleküllerininbölümlerini içerdiğini ortaya çıkarmıştır.

Tarihsel Gelişim

• 1924 ‘de Herman Staudinger “MakromolekülHipotezini” ileri sürerek polimer teknolojisineönemli bir ufuk kazandırmıştır.

• Doğal kauçuğun ve polistirenin küçükbirimlerinin bulunduğu uzun zincirlimoleküllerden oluştuğunu ileri sürerek,polimer üretiminin deneme yanılmayaklaşımından kurtulmasına neden olanaraştırmacı, bu çalışmalarıyla Nobel Ödülükazanmıştır.




2/15/2017

11

Tarihsel Gelişim

• 1927 ‘de selüloz asetat ticari olaraküretilmeye başlanmıştır.

Tarihsel Gelişim

• 1927 ‘de Waldo Lonsbury Semonçalışmalarının sonucu polivinil klorürüticarileştirmiştir.

Polivinil klorür (PVC) günümüzde en yaygınkullanılan termoplastik polimerlerden birisidir. Yapısektöründe cephe kaplama, pencere, profil ve boruyapımında kullanılır.

Tarihsel Gelişim

• 1928 ‘de polimetil metakrilat üretildi.




2/15/2017

12

• Plexiglas®. PMMA, neredeyse camdan daha transparan ve sert bir termoplastik polimerdir. 1937 ‘de ticari olarak üretilmeye başlanmıştır.

Tarihsel Gelişim

• 1929 ‘da üre-formaldehit reçineleri eldeedildi.

Tarihsel Gelişim

• 1930 yılında DuPont ’ta polimer zincirleriüzerinde çalışırken, sentetik bir kauçuk olanpoly(hexamethylene adipamide), Nylon 66 yıkeşfetti.

• Neopren (Dupren) ve Naylon ipeğin yerinialan sentetik polimer bir fiberdi.

• 1931 ‘de üretimine başlandı.

Neoprene: The first Synthetic Rubber

Cl

R•Cl

R

•

Cl

Cl

R

Cl •

etc

benzoyl peroxideinititates free radicalpolymerization




2/15/2017

13

O

OHO

HO H2NNH2

O

NH

O

HN

HN

NH

O

Oetc. . .

+

- H2O

Naylon 66

Tarihsel Gelişim

• 1930 ‘da ilk defa üretilen polistiren vesonraki yıllarda, özellikle II. Dünya Savaşındaönem kazanan stiren-bütadien kopolimeri(SBR) polimer teknolojisinde önemli ürünlerolmuşlardır.

Tarihsel Gelişim

• 1933 yılında Polietilen– Imperial Chemical Industries, İngiltere– E.W. Fawcett & R.O. Gibson– İlk olarak su altındaki kabloların

kaplanmasında ve radarlardan saklanmak için kullanıldı.

High density polyethyleneZiegler-Natta catalysts

Low density polyethylene1939




2/15/2017

14

Tarihsel Gelişim

• 1934 yılında Wallace Carotherspoliakrilonitril, stiren-akrilonitril vepolivinilasetat’ı keşfetti.

1939’de Büyük ölçekte polimerlerin kalıplamasına ilk çözüm çoklu enjeksiyon kalıplama birimiyle giderildi.

Tarihsel Gelişim

• 1937 ‘de Dow Chemical polistireni Amerika’ya getirdi.

Polistirenden yapılmış köpek balığı, 1950, Amerika

Tarihsel Gelişim

• 1938 yılında DuPont’ta çalışan Roy Plunkettve Jack Rebok kazaen Teflon ticari adıylaanılan politetrafloretilen (PTFE) üretilmiştir.

• Dünyanın en kaygan maddesi olduğunu ifadeettiler.

• Ancak 1946’ya kadar ticarileşemedi.• Yalıtım, kaydırıcı, kaplama vb amaçlarla

kullanılmaya başlandı.




2/15/2017

15

Tarihsel Gelişim

• 1939 yılında melamin formaldehitreçineleri (formika) keşfedilmiştir.

Tarihsel Gelişim

• 1941 yılında etilen glikol ile tereftalik asitinreaksiyonuyla J. Rex Whinfield ve James T.Dickinson tarafından (polyester) Dacron®polietilen tereftalat (PET) üretildi.

Tarihsel Gelişim




2/15/2017

16

O

OMe

MeO

O OH

HO

O

O

O

OO O

OO OO O

O

Tarihsel Gelişim

Dacron

Polyester

Tarihsel Gelişim

• 1942 ‘de alman kimyacı Herbert Reinpoliakrilonitril (PAN) fiberi keşfetti.

Tarihsel Gelişim

• II. Dünya Savaşı polimer teknolojisindeinanılmayacak kadar hızlı bir gelişmeyeneden olmuştur.

• Savaş sonrası yıllarda yeni polimerlerinsentezi hızlanarak devam etmiştir.

• 1947 ‘de epoksi reçineler• 1948 ‘de akrilonitril-bütadien-stiren

terpolimeri ABS sentez edilmiştir.

Tarihsel Gelişim




2/15/2017

17

Tarihsel Gelişim

• 1952’de Almanya’da Max-Planck Enstitüsüaraştırmacılarından K.Ziegler, bazı alüminyumalkali bileşiklerini katalizörolarak kullanarak etilenindüşük basınçtapolimerizasyonunugerçekleştirmiştir.

Tarihsel Gelişim

• 1953 ’de Ziegler ve Natta tarafından stereo-düzenli polipropilen sentez edilmiştir.

• Bu çalışmalarıyla 1963 ‘de Nobel Ödülüalmışlardır.

Tarihsel Gelişim

HERMANN STAUDINGER (Alman) (1881-1965)

1953 Nobel Ödülü (Kimya)Makromoloküler kimya alanındaki buluşları nedeniyle

General Motor 1953 yılında Chevrolet Corvette ‘ipiyasaya sürdü. Bu GM şef tasarımcısı HarleyEarl, (ilk cam fiberle güçlendirilmiş plastiğikullanan kişi) tarafından dizayn edildi. 300Corvette üretimin ilk yılında üretildi ve 3,498.00 $a satıldı. Corvette 50 yılda bir çok değişimeuğrarken değişmeyen tek şey cam fiberlegüçlendirilmiş plastiğin tasarımda kullanılmasıdır.

1953 Corvette 2003 50th Anniversary Corvette




2/15/2017

18

Umass Lowel’da Plastik Mühendislik Programı 1954 yılında Russell W. Ehlers tarafından kuruldu.

Tarihsel Gelişim

• 1954 yılında Alman Bayer’den HermannSchnell ve General Electric Company’denDaniel Fox polikarbonatı birlikte keşfettiler.

• Optik olarak transparan bu termoplastikpolimer sertlik ve tokluk, ısı direnci ve elektrik yalıtımı özellikleri bakımından yaygın olarak kullanıldı.

Polikarbonat polycarbonate

Tarihsel Gelişim

• 1956 yılında Allan Hay polifeniloksiti sentezetmişlerdir.




2/15/2017

19

Monsanto Geleceğin Evi Disneyland’da 1957 yılındainşa edildi. Binanın tüm çerçeve ve yapısı 100 %plastikti. Ev görüntülü telefon, ultrasonik bulaşıkmakinesi, mikrodalga fırın gibi birçok yeniliklerledonatılmıştı. Ancak asla bir daha üretilmedi.

Plastik Mühendisliği Öğrenci Topluluğu Lowell Technological Institute’de (şimdi UMass Lowell) 1959 ‘da kuruldu.

Plastik Mühendisliği Eğitimi

20 Temmuz 1969 – insanoğlu en büyük keşfineNeil Armstrong’un aya ayak basmasıyla ulaştı. Bubirçok Malzeme Bilimi geliştirmeleri olmasaydımümkün olmayacaktı.

Plastikler birçok rol oynadı. Apollo A7L uzaybirimi içerisinde;nylon yapı, neoprene kaplı nylon yapı, Dacron®(PET) yapı, Mylar® (PET) film, Kapton® (PI) film,and Teflon® (PTFE) kaplı yapı.




2/15/2017

20

Stephanie Kwolek moderndünyanın yaygın kullanılan vebilinen malzemesini keşfetti.Kevlar®. DuPont kimyacısıKwolek, kondenzasyonpolimerleşmesi için düşük sıcaklıkprosesini ortaya çıkardı.O, aramid polimerini keşfettiğindebirçok bilimadamı buna inanmadı,viskoz ve berrak yerine akışkanve bulanık olduğu için reddettiKevlar®, isimli polimer fiber ilkolarak 1971’de pazara çıktı. Fiberçelikten 5 kat daha dayanıklı, camfiberin yoğunluğunun yarısınasahipti.

Stephanie Kwolek

1974’de , Hollandalı bir plastik proses mühendisiEdward Klobbie, atık tüketici plastiklerindenplastik yer döşemesini üretti.

Prototipleme yeni ürün geliştirme proseslerindeçok önemli bir aşamadır. 1982’de Charles HullStereoLithography® diye de bilinen «HızlıPrototipleme» fikrini ilk olarak ortaya atmıştır. Bu3D Sistemleri cihazı Valencia, CA’da üretildi vetam otomatik bir sistemdi. Bu cihaz sayesindegünler haftalar alan geleneksel üretim saatleredüşürülmüştü.

Tarihsel Gelişim

• Sentetik polimerlerin ticari boyutta üretimininbaşlamasından önce insanlar; giyinme veyadokuma amaçlı gereksinimlerini yün, pamuk,keten türü doğal liflerden sağlamışlar, günlükhayatta kullandıkları çoğu malzemeyi ise– çelik,– cam,– odun,– taş,– tuğla ve– çimentodan yapmışlardır.




2/15/2017

21

Tarihsel Gelişim

• Daha sonraları– “plastik poşet”,– “plastik tabak”,– “sentetik kumaş”,– “suni deri” türü adlandırmaların yapıldığı

bazı ürünler kullanılmaya başlanmıştır.

Tarihsel Gelişim

• Son yıllarda özellikle yüksek ısıl ve mekanikdayanıklılığa sahip polimer malzemelergeliştirilmiştir.

• Günümüzde günlük hayatı kolaylaştıran birçok uygulamada polimerleri görmekmümkündür.

• Malzeme teknolojisi polimer malzemelerdenoldukça fazla yararlanmaktadır. Düşükyoğunluk ve işlenmelerinin kolay olmasıonların aranan bir malzeme adayı olmalarınısağlamaktadır.

Polimer Terminolojisi

• Polimerlerde birçok maddeler gibimoleküllerden, moleküller ise atomlardanoluşur.

• Ancak polimer maddeler kendilerini oluşturanmoleküllerin büyüklüğü ve molekül ağırlığı ilebasit maddelerden ayrılırlar.

polietilen


• Polimerler, çok sayıda aynı veya farklı atomikgrupların kimyasal bağlarla, az veya çok düzenli birbiçimde bağlanarak oluşturduğu uzun zincirli, yüksekmolekül ağırlıklı bileşiklerdir.

• Poli : çok• mer: birim• monomer: bir birim• dimer: iki birim• trimer: üç birim• tetramer: dört birim• polymer: çok birim

Tekrarlanan birim Kovalent bağlar




2/15/2017

22


• Polimer sözcüğü iki latince kelimeninbirleşiminden ibarettir.

Poli “çok” , meros “birim” demektir.

• Polimerlere makromoleküller, polimerlerimeydana getiren küçük moleküllü maddelereise monomer adı verilir.


• Polimerleşme reaksiyonları, genellikle bazımaddeler ayrılmadan ve elementel bileşimdeğişmeden, monomer moleküllerinin biridiğeri ile birleşerek yüksek moleküllübirleşmeler meydana getirme reaksiyonlarıdır.

• Polimer içinde tekrarlanan birim sayısınaPolimerleşme Derecesi (n) denir.

• n Monomer Polimer• n CH2=CH2 ( CH2 - CH2 )n• etilen polietilen




2/15/2017

23

• Polimerlerin adlandırılması genelliklemakromoleküldeki tekrarlanan monomerlerinadının başına “poli” sözcüğü ilave etmekleolur.

• –Örneğin;• propilen => polipropilen,• etilen => polietilen,• stiren => polistiren,• vinilklorür => polivinilklorür... gibi.

Polimerizasyon • Polimerizasyonda, küçük tekrarlanan

birimler (monomer) uzun zincir polimer oluşturur.




2/15/2017

24


• Polimerlerin adı, onların makromolekülündekitekrarlanan birimleri meydana getirenmonomerlerin adına poli sözü eklemekleokunur.

Etilen

Polietilen


İsim Formül MonomerPoliakrilonitril(PAN, Orlon, Acrilan) –(CH2-CHCN)n–

akrilonitrilCH2=CHCN

Politetrafloroetilen(PTFE, Teflon) –(CF2-CF2)n–

tetrafloroetilenCF2=CF2

Poly(metil metakrilat)(PMMA, Lucite, Fleksiglas)

–[CH2-C(CH3)CO2CH3]n–metil metakrilatCH2=C(CH3)CO2CH3

Poly(vinil asetat)(PVAc) –(CH2-CHOCOCH3)n–

vinil asetatCH2=CHOCOCH3

cis-Poliizoprendoğal kauçuk

–[CH2-CH=C(CH3)-CH2]n–

izoprenCH2=CH-C(CH3)=CH2

Polikloropren(cis + trans) (Neopren) –[CH2-CH=CCl-CH2]n–

kloroprenCH2=CH-CCl=CH2

İsim Formul Monomer

Polietilendüşük yoğunluk (LDPE) –(CH2-CH2)n–

etilenCH2=CH2

Polietilenyüksek yoğunluk (HDPE) –(CH2-CH2)n–

etilenCH2=CH2

Polipropilen(PP) –[CH2-CH(CH3)]n–

propilenCH2=CHCH3

Poli(vinil klorür)(PVC) –(CH2-CHCl)n–

vinil klorürCH2=CHCl

Poly(viniliden klorür)(Saran A) –(CH2-CCl2)n–

viniliden klorürCH2=CCl2

Polistiren(PS) –[CH2-CH(C6H5)]n–

stirenCH2=CHC6H5




2/15/2017

25


• Makromolekül zinciri aynı birimlerden yaniaynı monomerden oluşuyorsa, böylepolimerlere homopolimer denir.

• Örneğin ; polistiren, polipropilen,polivinilklorür gibi


• Eğer makromolekül zinciri iki veya daha fazlamonomer birimlerinden meydana geliyorsaböyle polimerlere kopolimer denir.

• Örneğin ; bütadien-stiren kopolimeri gibi





2/15/2017

26

Polimerlerle diğer malzemeler arasındaki farklar

• Katı malzemeler; metaller, seramikler vepolimerler şeklinde 3 grupta incelenebilirler.

• Metaller atomlardan oluşan, serbestelektronlar nedeniyle ısı ve elektriği iyi ileten,erime sıcaklıkları orta düzeyde, sert, parlak,KN yüksek, mekanik dayanımları iyimalzemelerdir.

• Seramikler anorganik ve metal olmayankimyasalların oluşturduğu, elekriksel açıdangenelde yalıtkan, ısıyı zayıf ileten, sertolmakla birlikte kırılgan malzemelerdir.


Katı Malzemeler

Metaller Polimerler Seramikler

Sentetik DoğalYarı sentetik

polietilen selüloz asetat kauçuk

polistiren

poli(vinil klorür)

poliester

selüloz nitrat proteinler

selüloz


• Polimerler metal ve seramiklerlekıyaslandığında– Düşük mekanik dayanım– Yumuşaklık– Belli sıcaklık aralıklarında kullanılabilme– Bazı özelliklerinin zamana bağlı olması (uzama)

• noktalarında zayıf oldukları gözlenir


• Bunun yanında polimerler bazı üstünlüklerinedeniyle çoğu alanda metal ve seramiklerinyerini almışlardır.– Kolay şekillenebilme– Düşük yoğunluk– Kimyasal maddelere dayanım– Düşük ısı iletimi– Ucuzluk– Korozyona uğramama– Estetik görünüm– Düşük elektrik iletimi– esneklik




2/15/2017

27

Polimerlerle diğer malzemeler arasındaki farklar• Küçük moleküllü maddeler (monomer)

genellikle gaz veya sıvı haldedirler,polimerler ise büyük moleküllü olduğu içinkatı ve genellikle serttirler.

Renksiz gaz katı

etilen polietilen


• Küçük moleküllü bileşikler genellikleçözücülerde kolay çözünürler. Ancak yüksekmoleküllü bileşikler ise hem zor çözünürlerhem de çözünme şekilleri farklıdır.

• Çözücü molekülleri polimer molekülündenküçük olduğu için onlar önce polimerin içinedifüze olurlar. Bu nedenle polimer şişer,hacmi 1000 kat kadar artar. Böylecearalarındaki bağ zayıflar ve çözücüdeçözünürler.


• Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltileri şeffafolduğu halde, yüksek moleküllü birleşmelerinçözeltilerinde ışığın dağılması gözlenir.

• Polimer maddeler küçük moleküllübileşiklerden farklı olarak yüksek elastikkabiliyetine sahiptir.

• Küçük moleküllü bileşiklerden farklı olarak,yüksek moleküllü bileşiklerin çözeltilerindenveya eriyik halinden ince tabakalar meydanagetirebilirler.


• Küçük moleküllü bileşiklerin kristalleşmesigenellikle kolay ve belli bir sıcaklıkta olduğuhalde, yüksek moleküllü birleşmeler içinkristalleşme prosesi çok zor ve geniş birsıcaklık aralığında olmaktadır.

• Bu proseste sıcaklık azaldıkça moleküllerbirbirine yaklaşır ve sistemin hacmi azalır.




2/15/2017

28


V V

Tm Tg

Ergime sıcaklığı

Camsı geçiş

sıcaklığı

K

S

K

S


• Polimerler camsı geçiş sıcaklığına (Tg), bir kristal ise ergime sıcaklığına (Tm) sahiptir.

• Tm > Tg


• Camlaşma sıcaklığı polimerlerde büyükönem taşır ve bu sıcaklık üzerindepolimerler şekillendirilebilirler.

Tg (K) Tm (K)

Polietilen 158 410

Polipropilen 253 449

Polistiren 373 513

Yaygın poliolefinlerMonomer Polymer

EthyleneH3C

CH3n

Repeat unitPolyethylene

CH3CH3

n

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH3Propylene

Polypropylene

PhCH3

n

Ph Ph Ph Ph Ph PhPhStyrene

Polystyrene

ClCH3

n

Cl Cl Cl Cl Cl ClClVinyl Chloride

Poly(vinyl chloride)

F2C CF2

TetrafluoroethyleneF3C

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

CF2

CF3n

Poly(tetrafluoroethylene): Teflon




2/15/2017

29

Polyester, Amid ve ÜretanlarMonomer Polymer

CO2HHO2CHO

OHO O

HO OH2C

H2C O

nTerephthalic acid

Ethyleneglycol

Poly(ethylene terephthalateH

Ester

HO OH

O O

4H2N NH24

Adipic Acid 1,6-Diaminohexane Nylon 6,6HO N

HNH

HO O

4 4n

CO2HHO2C

Terephthalic acid

NH2H2N

1,4-Diamino benzene

Kevlar

OHO

OHN

HN H

n

Amide

HOOH

Ethyleneglycol

H2COCN NCO

4,4-diisocyantophenylmethane Spandex

H2C

HN

HN

OHO

OO

H2C

H2C O H

n

Urethane linkage

Doğal PolimerlerMonomer Polymer

Isoprenen

Polyisoprene:Natural rubber

O

H

HO

H

HO

H

HOHH OH

OH

Poly(ß-D-glycoside):cellulose

O

H

O

H

HO

H

HOHH OH

OH

H

n

ß-D-glucose

H3NO

OR

Polyamino acid:protein

H3NO

HN

R1

OHN

Rn+1

OOH

Rn+2n

Amino Acid

BaseO

OH

OPO

OO

oligonucleic acidDNA

NucleotideBase = C, G, T, A

BaseO

O

OPO

OO

DNA

DNA

Polimerlerin Kullanım Alanları

Polimer Özellik Kullanım Alanı

Fenolik reçineler

Kimyasal korozyona karşı yüksek dirençli, iyi ısısal kararlılık, düşük nem geçirgenliği ve kolay islenebilirlik.

Yapıştırıcılar, elektrik aletleri parçaları, kalıplanmış malzemeler, levha ve plakalar, fren astar ve balatasında



Aminoreçineler

Kimyasal direnç, üstün yüzey sertligi, iyi isisalkararlilik ve iyi renk koruma.

Dekoratif malzeme, yapıştırıcılar, levha ve plakalar, tekstil işlemlerinde kalıplanmış malzemeler,kontraplak ve kağıt kaplama




2/15/2017

30



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 reçineleri

Kimyasal direnç, üstün elektriksel ve ısıl özellik ve genis 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.




2/15/2017

31



Poliüretan

İyi kimyasal fiziksel ve elektriksel özellikler, diğer reçinelerle kullanıldığında üstün ürün çeşitliliği

Roket yakıtı bileşeni, izolasyon, köpük ve elastomer.



Polieter

Değişik biçim ve boyutta kolay islenebilirlik, çoğu asit alkali ve tuzlara karsı üstün direnç.

Su saati parçaları, vana, pompa dişlileri ve tabakalar.



Epoksi

Iyi yapışma özelliği, üstün elektriksel özellik, iyi isi yalıtımı, sertlik, düşük büzülme ve üstün 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




2/15/2017

32



Polietilen

Dış ortamda neme karşı iyi direnç, esneklik, zayıf mekaniksel kuvvet ve üstün kimyasal direnç

Kap ve kutular, oyuncak, mutfak eşyaları, kaplamalar, boru ve tüp, kablolarda yalıtkan tabakalar ve paketleme ve ambalaj filmi.



Polipropilen

Kokusuz ve seffaf düsük 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, isleme 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

Izolasyon malzemesi, ince cidarli kaplar, soğutma kuleleri, boru köpük, kauçuk, çeşitli aletler, otomobil parçaları ve paneller.




2/15/2017

33



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, elastomer, dekoratif yapısal paneller, aydınlatma sistemleri, pencere ve gölgelik, tabela reklam panosu ve yapıştırıcı

Soru• Aşağıda verilen özelliklerden hangisi

polimerin özelliğidir?A) Genellikle çözücülerde kolay çözünürler.B) Bileşiklerinin elastikiyetleri yoktur.C) Zor çözünürler hem de çözünme şekilleri

tamamen farklıdır.D) Çözeltilerinden veya eriyik halinden ince

tabakalar meydana getirilemez.

Soru• Polietilen aşağıda verilen sıcaklıkların

hangisinde sıvı halde bulunur?A) 100 °C B) 189 °C C) 290 °C D) 450 °C




2/15/2017

34

Soru• Tabiattaki canlı varlıkların bünyelerinde

oluşmuş ürünlere doğal polimerler denir.

DOĞRU

YANLIŞ




Documents

1 polimer malzemelere giriş [Uyumluluk Modu]blog.aku.edu.tr/evcin/files/2016/06/1-polimer-malzemelere-giriş.pdf · Kevlar®. DuPont kimyacısı Kwolek, kondenzasyon polimerleşmesi