Plastik Nedir ?

Yaygın olarak kullanılan plastik türleri

Polietilen (Polyethylene) (PE):
Polietilen, çok çeşitli ürünlerde kullanılan bir termoplastiktir İsmini monomer haldeki etilenden alır, etilen kullanılarak polietilen üretilir Plastik endüstrisinde genelde ismi kısaca PE olarak kullanılır

Etilen molekülü C2H4 , aslında çift bağ ile bağlanmış iki CH2’den oluşur (CH2=CH2)

Polietilenin üretim şekli, etilenin polimerizasyonu ile olur Polimerizasyon metodu, radikal polimerizasyon, anyonik polimerizasyon, iyon koordinasyon polimerizasyonu ve katyonik polimerizasyon metodları ile olabilir Bu metodların her biri farklı tipte polietilen üretimi sağlar

Etilen

Polietilen

Polietilenin sınıflandırılması

Polietilen yoğunluk ve kimyasal özellikleri baz alınarak çeşitli kategorilerde sınıflanır Mekanik özellikleri, moleküler ağırlığı, kristal yapısı ve dallanma tipine bağlıdır

UHMWPE ( ultra yüksek moleküler ağırlıklı PE)
HDPE (yüksek yoğunluklu PE)
HDXLPE (yüksek yoğunluklu çapraz bağlı PE)
PEX (çapraz bağlı PE)
MDPE (orta yoğunluklu PE))
LDPE (düşük yoğunluklu PE)
LLDPE (lineer bağlı düşük yoğunluklu PE)
VLDPE (çok düşük yoğunluklu PE)

Özellikleri

Özellikleri tiplere göre değişiklik gösterse de; dış ortam koşulları ve neme karşı iyi direnç, esneklik, zayıf mekaniksel kuvvet ve üstün kimyasal direnç genel özellikleri olarak sayılabilir Kaplar, plastik kutular, mutfak eşyaları, kaplamalar, boru ve tüp, oyuncak, kablolarda yalıtkan tabakalar, paketleme ve ambalaj filmi gibi çok yaygın bir kullanım alanı olup Düşük maliyetlidir

Polipropilen (Polypropylene) (PP)
Polipropilen , otomotiv sanayinde kullanılan parçalardan, tekstil ve yiyecek paketlemesine kadar çok geniş kullanım alanı olan termoplastik bir polimerdir Monomer propilenin polimer hale getirilmesi ile elde edilen polipropilen kimyasal solventlere (asit ve bazlar) karşı aşırı derecede dirençlidir



CH3 H CH3 H CH3 H
/ | | | |
C==C -> -- C -- C -- C -- C --
/ | | | |
H H H H H H

propilen monomer polipropilen polimer

Kimyasal ve fiziksel özellikleri

En yaygın ticari polipropilenin , kristal yapısı düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) arasında bir seviyeye sahiptir Young modülü (elastizite modülü) de orta seviyededir Bununla beraber, LDPE'den daha az sert ve HDPE ‘den çok daha az gevrektir Bu polipropilenin ABS gibi mühendislik plastiklerinin yerine kullanılmasına izin verir

Polipropilen, yorulmaya karşı çok iyi direnç gösterir Düşük maliyetlidir, iyi bir darbe dayanımı vardır Sürtünme katsayısı düşük olup, çok iyi elektrik yalıtımı sağlar Kimyasal direnci iyidir Tüm termoplastik işleme proseslerine uygundur Polipropilenin, erime sıcaklığı 160 santigrat derece civarındadır

Buna karşın şu dezavantajlara sahiptir UV ışını dayanımı azdır, yüksek termal genleşme gösterir Boya ve kaplaması zordur Dış hava şartlarına dayanımı azdır, oksitlenmeye açıktır Yanıcı olup, klor içeren solventler ile etkileşime girer

Polistiren (Polystyrene) (PS)
Polistiren, monomer haldeki stirenden polimerizasyon ile üretilen bir polimerdir Petrolden elde edilir Plastik endüstrisinde daha çok PS kısaltması ile kullanılır Oda sıcaklığında, polistiren katı halde bir termoplastiktir, fakat enjeksiyon veya ekstrüzyon yolu ile işlenirken yüksek sıcaklıklarda eriyik hale getirilir Daha sonra soğutularak tekrar katılaşması sağlanır

Fiziksel ve kimyasal özellikleri
Geri dönüşüm kodu 6 dır Yoğunluğu 1,03-1,06 g/ml arasında değişir Maksimum sıcaklık dayanımı 70 °C dir Rigit ve köpük olabilen, çok yönlü ve amaçlı kullanılan bir plastiktir Oldukça sert, kırılgan ve parlaktır Nispeten düşük erime noktasına sahip çok pahalı olmayan bir reçinedir Polistiren hızlı yanar, kuvvetli gaz kokusu yayar, önemli miktarda kurum üretir Asetonlu ortamda hızla kabarır UV ışınlarına iyi direnç gösterir, iyi darbe ve gerilme direnci, düşük fiyat ve işleme kolaylığı vardır Asit alkali ve tuzlara karşı da üstün bir direnç gösterir

Erime sıcaklığı 210 - 250 °C'dir
Özgül ısısı 1,34 kg/kg °C'dir
1 kg plastiği eritmek için gerekli ısı 268 kj/kd' dır

Kullanım alanları
İzolasyon malzemesi olarak, ince cidarlı kaplarda, soğutma kulelerinde, boru köpük, kauçuk, çeşitli aletler, otomobil parçaları, paneller ve elektronik aletlerin plastik aksamlarında yaygın olarak kullanılır Tek kullanımlık bardak, tabak, yoğurt kapları, ayran kaplarında sıklıkla kullanılır Genetik ve moleküler biyolojinin en temel uygulamalarından biri olan hücre kültürlerinde kullanılan kapların yapısında bulunur

Polietilen tereftalat (Polyethylene terephthalate) (PETE)



Polietilen tereftalat zincir yapısı
Polietilen tereftalat, (PET, PETE, PETP) polyester ailesine ait poli kondenzasyon metoduyla üretilen termoplastik bir malzemedir Meşrubat, yiyecek ve içecek kapları,sentetik fiber gibi kullanım alanları vardır Isıl işlenmesine bağlı olarak, amorf (şeffaf) ve yarı-kristal (opak ve beyaz) malzeme olarak mevcuttur

En önemli kullanım avantajı, tamamen geridönüşebilir olmasıdır Diğer plastiklerden farklı olarak, polimer zincirleri, sonraki kullanımlar içinde eski halini almış durumdadır PET hammadde tanımlama kodu olarak 1 ile ifade edilir



PET hammadde geri dönüşüm kodu

PET kalınlığına bağlı olarak yarı-rijit (yarı-katı) ve rijit (katı) olabilir Çok hafiftir İyi bir gaz ve nem bariyeri olarak kullanılır Serttir ve darbeye karşı dayanıklıdır Doğal olarak renksiz ve şeffaftır

İnce film olarak üretildiğinde, PET sıklıkla alüminyum ile kaplanır ; yansıtıcı ve opak bir hale gelir PET şişeler, mükemmel bariyer malzemesi olup, özellikle meşrubatlar için çok yaygın kullanım alanı vardır

Fiber veya cam partikül dolgulu olduğunda, kayda değer bir şekilde sert ve daha uzun ömürlü bir hal alır

Fiziksel özellikleri
Polietilen tereftalat polardır Polar olduğundan moleküller arası çekim kuvveti büyüktür PET Molekülleri lineer ve ağ olmaksızın oluşmaktadır Bu özelliklerin ikisi de yarım kristal olma hali ve faser hali için şarttır PET moleküllerinin lineer olması ve ağ oluşturmaması, 80 °C bile formunu bozmamasını ve kırılmaya karşı dayanıklı olmasını sağlar

Darbeye karşı dayanıklılığı azdır Kayma ve kaynak olma özelliği iyidir Yumuşamaya başladığı sıcaklık aşağı yukarı 70 ile 80 °C arasındadır Kristal haldeyken 140 °C nin üzerine de çıkabilir Erime noktası (Kristalizasyon derecesi ve polimerizasyon derecesine bağlı olarak 235 ve 260 °C arasındadır

PET, 1941 yılında Calico Printer’s Ortaklığı tarafından Manchester'da patentlenmiştir PET şişe ise 1973 yılında patentlenmiştir

Polyamid (Polyamide) (PA) (Nylon):
Poliamit, peptid bağları tarafından bağlanmış monomerler içeren bir polimerdir Doğal olarak (proteinler, yün, ipek) da oluşabilirler, suni olarak (naylon, kevlar, sodyum (poli)aspertat) da yapılabilirler



Kevlar yapı zinciri

Monomerden elde edilişi
Bir asit klorid grubu veya karboksilik asit ve bir amino grubun yoğuşma reaksiyonundan amit bağı elde edilir Küçük molekül, (genellikle su, amonyak veya hidrojen klorid) elimine edilir Amino grup ve karboksilik asit grubu aynı monomer üzerinde olabilir, veya biri iki amino grup ile, diğeri iki karboksilik asit veya asit klorid grubu ile iki farklı bifonksiyonel monomerden, polimer oluşabilir

Amino asitler, tekil monomer örneklerindeki gibi, benzer moleküllerle reaksiyona girip poliamit formunu alabilir

Polyester (Polyester):



Bir polyesterin elektron mikroskobu görüntüsü
Polyester, polimerlerin bir kategorisi veya daha özel olarak ana bağları içinde ester fonksiyonel grupları içeren yoğuşma polimerleridirPolyesterler doğada bulunmasına karşın, polyester genel olarak tüm polietilen tereftalat ve polikarbonat içeren sentetik polyesterlere ait geniş bir aileyi belirtir PET, termoplastik polyesterlerin en önemlilerinden biridir

İlk sentetik polyester olan gliserin ftalat su geçirmezlik özelliği elde etmek için I Dünya Savaşı’nda kullanılmıştır Doğal polyesterler 1830’lu yıllardan beri bilinmektedir Polyester kelimesinin yaygın kullanımı polyester liften gelen kumaşı belirtir Polyester giysiler, doğal liflerle karşılaştırıldığında, daha az doğal hissedilir Polyester lifler sıklıkla pamuk lifleri ile beraber , daha iyi özelliklere sahip giysiler üretmekte kullanılır

Uygulamaları
Kumaş üretimi için lifler (ve mikrolifler)
Şişeler
Film şeritler
Fotoğraf filmleri
Yaygın olarak kullanılan camla güçlendirilmiş (fiberglas) kompozit malzeme ve diğer kompozit malzemeler
LCD (likit kristal ekran)
Hologramlar
Filtreler
Sığaçlar için dielektrik film ve teller için yalıtım filmi ve yalıtım bandı
Halı

Likit kristal polyesterler, endüstride kullanılan likit kristal polimerlerdir Genelde oldukça iyi mekanik özelliklere ve ekstra ısı direncine sahiptirler Bunun için, jet motorlarında aşınma contası olarak kullanılırlar

Termoset polyester reçineler genellikle döküm malzemeleri olarak kullanılırlar, fiberglas kaplanmış reçineler ve metalik olmayan oto gövde dolguları gibi Bir çok uygulamada, polimerizasyon ve çapraz bağlar, metil etil keton peroksit veya benzol peroksit gibi organik peroksit içeren ısıveren (ekzotermik) tepkime başlatırlar

Polivinil klorid (Polyvinyl chloride) (PVC):
Polivinil klorür, (Genelde kısaltılmış olarak PVC diye kullanılır) oldukça geniş kullanım alanı olan bir plastik Kimyasal endüstrisinde en değerli ürünlerden biridir Dünyada PVC’nin %50’den fazlası yapı sektöründe kullanılır Bina malzemesi olarak, PVC ucuz ve kolay monte edilebilirdir Son yıllarda PVC geleneksel yapı malzemeleri olan ahşap, beton ve kilin birçok alanda yerini almıştır

PVC’nin kullanım alanları arasında, kapı ve pencere profilleri, vinil cephe kaplaması, boru ve tesisat malzemeleri, elektrik kabloları, döşeme, hobi malzemeleri sayılabilir Esnek ve ucuz olması nedeni ile malzeme su ve atık su endüstrisinde boru hatları için çok yaygın olarak kullanılır Son 50 yıldır sağlık sektöründe de kullanıma girmiştir Parenteral kullanılan sıvıların, kan ve kan ürünlerinin torbalarında ve transfüzyon setlerinde, kateter, kanül ve drenlerde, stoma ürünlerinde ve daha birçok yerde PVC’ye rastlamaktayız

Üretilmesi

Polivinil klorid, monomer haldeki vinil kloridin polimerizasyonu ile üretilir PVC sert bir plastik olup, daha yumuşak ve daha esnek hale getirmek için plastikleştiriciler ilave edilir

H H H H H H
/ | | | |
C == C --> -- C -- C -- C -- C --
/ | | | |
Cl H Cl H Cl H

Vinil klorid monomeri Polivinil klorid polimeri

Tarihçe

Polivinil klorid 19 yüzyılda iki farklı halde, 1835’te Henri Victor Regnault ve 1872’de Eugen Baumann tarafından kaza eseri keşfedilmiştir 20 yüzyılın başlarında, Rus kimyacı Ivan Ostromislensky ve Fritz Klatte Alman kimya şirketi Griesheim-Elektron ile PVC’yi ticari ürünlerde denemiştir fakat katı halde işlem görme zorlukları ve polimerin gevrekliği çabaları durdurmuştur

1926’da, BF Goodrich şirketinden Waldo Semon, PVC’yi farklı katkı maddeleri ile karıştırıp, plastikleştirme metodu geliştirmiştir Bu sonuç, daha esnek ve daha kolay işlenebilir malzemeyi vermiş ve ticari alandaki yaygın kullanım bundan yakın bir zaman sonra başarılmıştır



PVC hammadde geri dönüşüm (recycling ) kodu

Geri dönüşümü
PVC geri dönüşebilir, yani tekrar kullanılabilir bir plastiktir Uluslararası geri dönüşüm kodu "3" olarak belirtilmiştir

Polikarbonat (Polycarbonate) (PC):
Polikarbonatlar, termoplastiklerin özel bir grubudur İşlenmesi, kalıplanması, ısıl olarak şekillendirilmesi kolaydır, bu tip plastikler modern imalat sektöründe çok geniş kullanım alanı olan plastiklerdir Polikarbonatlar olarak isimlendirilmişlerdir, çünkü uzun moleküler zincirleri içinde karbonat grupları (-O-CO-O-) tarafından bağlanmış fonksiyonel gruplara sahiptirler

En yaygın polikarbonat plastik tipi, Bisphenol A grupları ile bağlanmış karbonat gruplarının oluşturduğu polimer zincirlere sahip olanıdır Bu tip polikarbonat çok dayanıklı bir malzemedir, kurşun geçirmez cam yapımında kullanılır Polikarbonatların karakteristikleri polimetil metakrilat’a (PMMA ; akrilik) oldukça benzer, fakat polikarbonat daha güçlü ve daha pahalıdır Ayrıca bu polimer oldukça şeffaf ve ışığı geçiren bir yapıdadır Birçok cam türünden daha iyi ışık geçirgenlik karakteristiğine sahiptir CR-39 özel bir polikarbonat malzeme olup iyi optik ve mekanik özelliklere sahiptir ve sıklıkla gözlük camı yapımında kullanılır

Polikarbonatın Bisphenol A ve fosgen (karbonil klorür)'den sentezlenmesi

Özellikleri

Yoğunluk, 120 g/cm³
Kullanım sıcaklık aralığı, -100 °C'den +135 °C'ye
Erime sıcaklığı, 270/380 °C civarı
Kırılma indeksi, 1585 ± 0001
Işık geçirgenlik indeksi, 90% ± 1%
UV ışınlarına karşı dayanım, zayıf fakat üzerine UV koruyucu kaplama yapılarak dayanımı artırılmaktadır
[Abbe değeri], 32

Kullanım Alanları

Polikarbonat, endüstri ve laboratuvarlarda olduğu kadar ev eşyalarında da yaygın kullanılır Bankalar ve bazı binalarda kırılmayan veya ışığı yansıtan pencereler gibi yerlerde koruma amaçlı parçaların yapımında kullanılır

Polikarbonatdan yapılan diğer ürünler arasında gözlük ve güneş gözlüğü camları, CD (kompakt disk), otomobil far camları sayılabilir

Ayrıca tek veya çift yüzeyi UV koruyucu madde kaplı polikarbonat levhalar tek cidarlı (solid) ve iki veya daha fazla cidarlı (multiwall) gözenekli levhalar halinde muhtelif renk, kalınlık, özellik ve ebatlarda imal edilerek yapı sektöründe her türlü açıklıkların kapatılmasında kullanılabilen (ışıklık, tonoz, tüp geçit, kubbe vb) esnek bir kaplama malzemesidir İyi ısı izolasyonu ve mukavemeti nedeniyle seralarda cam ve naylona alternatif olarak kullanılmaktadır

Akrilonitril bütadien stiren (Acrylonitrile butadiene styrene) (ABS):



ABS polimerin içindeki monomerler
Akrilonitril bütadien stiren veya kısaltılmış ismi ile ABS, (kimyasal formülü (C8H8• C4H6•C3H3N)x) kalıp yolu ile üretilen ürünlerde çok yaygın olarak kullanılan hafif ve sert bir polimerdir Borular, otomotiv parçaları, koruyucu kasklar ve oyuncaklar (örneğin: Lego) kullanım alanlarında birkaçıdır

Bu malzeme polibütadien içinde stiren ve akrilonitrilin polimerizasyonu ile elde edilen bir kopolimerdir İçerdiği madde oranları 15% - 35% arası akrilonitril, 5% - 30% arası butadien ve 40% - 60% arası stiren olarak değişiklik gösterebilir Sonuç olarak, Poli(stiren ve acrilonitrilin) kısa zincirleri ile polibütadienin uzun zincirlerinin çapraz bağlanmasıdır Komşu zincirlerden nitril grupları, kutupsal olarak diğer zincirleri çekip bağlayarak, saf polistirenden daha dayanıklı olan, ABS oluşturular Stiren plastiğe parlaklık ve iyi yüzey verir Bütadien, kauçuk özelliklerini, düşük sıcaklıkta esnek olabilmeyi sağlar ABS, −25 °C ve 60 °C arasında kullanılabilir

1 kg ABS üretimi için, hammadde olarak 2 kg petrol ve enerjiye ihtiyaç vardır Dünyadaki en büyük ABS hammadde üreticisi Tayvan’dadır

Poliviniliden klorid (Polyvinylidene chloride) (PVDC) (Saran):
Yiyecek paketlemede kullanılır