Kimya Polimer Malzemeler

Polimerik olarak adlandirdigimiz malzemelerin, hayatimizda ne kadar çok yer aldigini görmek, polimer kimyasi hakkinda neden bilgimiz olmasi gerektigini bize açikça gösterecektir

Giyeceklerimiz : Ayakkabilarinizin hiç polimer bir malzemeden yapilmis oldugunu düsünmüs müydünüz? Kiminin derisi farkli kiminin altinin yumusakligifarklidir Deriden bahsediyorsak derinin kendisi dogal bir polimerdir Yürüyüs botlarinin pek çogunun alti poliüretandan yapilmistir Bazilarinin yapisinda PVC rastlariz bazen naylondan yapilmis ürünleri kullaniriz Üzerimize giydigimiz esyalardan pekçogu yün, pamuklu (selüloz) dogal polimerik maddelerden veya suni yollarla elde edilmis olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi pekçok polimerik ürün kullaniriz Yalnizca günlük hayatimizda her gün kullandigimiz giyeceklerin yanisira denizde de kullanilacak pek çok ürün polimerik malzemelerden yapilmistir Kloropren ve poliüretan ürünler bunlara örnektir

Ambalajlama ve Koruma ve Bazi Ürünler : Bugün ürünlerin korunmasi ve tasinmasinda kullanilan ambalajlama kendi basina bir alan olmustur Bunu en basit sekliyle bir süpermarkete girerseniz açikça görebilirsiniz Hemen tüm ürünler paketlenmislerdir Paketlemede kullanilan malzemelerin hemen hepsi polimerik malzemelerden hazirlanmislardir Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullaniriz Bu malzemelerin bazilari naylon oldugu gibi bazilari polipropilenden, polyesterden veya polietilenden yapilmistir Çocuk pedlerinde su sizdirmaz polietilen veya dogal kauçuk kullanilir Fakat belki de Pedin en önemli kismi poliakrilik asit kismidir Kendi agirligindan çok daha fazla suyu absorbe edebilir Sampuanlarda hidroksietilselüloz bulunur Saç spreylerinde ise; polivinilprolidondan yararlanilir

Fotoğrafçılık Gözlükler ve Lensler: Fotograf filmleri daha eskiden selüloznitrattan yapilirdi Daha sonralari kolayca yanan bu ürün yerini, selüloz asetata daha sonra o da yerini polyestere birakti Bugün fotografçilikta kullanilan sert ve seffaf renkli filtreler polikarbonattan yapilmaktadir Gözlük camlarinin yerini ise daha hafif ve kirma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat gözlük camlari almaktadir Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanilmaktadir

Tasimacilikta :

Modern bir otomobilde; lastikler, lastik fiberleri, dösemeler ve boya hariç yaklasik 150 kg polimer madde kullanilir Uçaklarda yakittan tasarruf edebilmek için metal kullanimi hizla artmaktadir Çünkü polimerik maddeler metallerden daha hafiftir

Biz ve Saglik :

Eger tek hücreli canlilardan, çok hücreli canlilara kadar temel yapinin ne oldugunu sorgulayacak olursak, temel yapi bilgisini tasiyan DNA veya RNA nin temelde 20 kadar aminoasit ve bunlari birbirlerine baglayan fosfot baglarindan meydana geldigini görürüz Gerçi organizmada bulunan amino asitlerin sayisi daha fazladir Ama yine de canlilardaki bu çesitlilik amino asit siralamasindaki degisiklikten ve konformasyonlarindan kaynaklanmaktadir Ayrica hangi organi düsünürseniz tekrarlanan moleküler yapilarin organlari olusturdugunu görebilirsiniz Yapay doku çalismalarinda polimerlerin önemi her geçen gün daha da artmaktadirPolimer kimyasinin önemini vurgulamak için söylenecilecek son söz, belki de; ABD de kimyasal arastirmalar için ayrilan bütçenin üçte birinden daha fazlasinin polimer kimyasi arastirmalarina ayrildigini belirtmek olabilir

Polimer Kimyasının Tarihi:

Türk Dil Kurumu Sözlügünde polimer; tekrarlanan yapisal kümelerin olusturdugu yüksek molekül agirlikli bilesikler olarak tanimlanmistir Polimer adi ise "poli + meros (çok + parçali)" olarak Greekçe'den gelmektedir Polimeri olusturan herbir küçük molekül ise monomer olarak adlandirilir Polimerler sonuçta birçok küçük molekülün biraraya gelmesiyle olustugundan makromoleküldürler

Polimerik ürünlerden biri olup, bugünde çok kullanilan maddelerden biri olan kauçugun kullanimi 5000 yil öncesinde dayanir Baslangiçta sivi olan kauçugun özsuyu (lateks) uzun zincirli moleküller içerir kizilderililer bu özsuyu ile ayaklarini kapladiktan sonra havadaki oksijenin etkisi ile bazi noktalardan bu moleküller birbirlerine baglanirlar Bu baglanmalar nedeniyle artik moleküller birbirlerinden kolayca ayrilamazlar Böylece sividan kati duruma geçilir Fakat bu kati biraz özeldir bu kati yapi içerisinde küçük moleküler hareket edebilirler ve tüm yapida hareketlidir yapinin bir balik agi gibi davrandigi düsünülebilir bu nedenle bu yapi kismen kati kismen sivi gibi davranirlar Bu madde kauçuk olarak adlandirilir Bununla beraber bu kauçuk ayakkabi bir gün içerisinde dagilir Çünkü havadaki oksijen ilk olarak molekülleri birbirine baglamasina karsin bir süre sonra oksijen, zincirleri kesmeye baslar birgün sonunda yapi dagilir 1849 yilinda Charles Goodyear kauçuk agacinin özsuyunu kükürt ile kaynattiginda esnek, saglam siyaha yakin bir madde elde eder Goodyear'in bu bulusu halen üretimdedir (Kirilgan Nesneler, Tübitak popüler bilim kitaplari, Pierre-Gilles de Gennes Jacques Bados, çev Anahid Hazaryan, 2Basim, Ocak 1999)

Polimerlerin ikinci büyük grubu olan plastiklerin ilk ürünü 1868 de Amerika'da John Wesley Hyatt tarafindan, pamuk selülozunu nitrik asit ve kamfor ile etkilestirilerek hazirlanan yari sentetik polimerdir

Amerikali bilim adami Leo Hendrick Baekeland, 1907 de tamamen sentetik ilk polimer olan fenol-formaldehit reçinelerinin üretimini basarmistir

1924 de ise Hermann Staudinger'in Makromolekül Hipotezini ileri sürmesiyle, polimer teknolojisi önemli bir ufuk kazanmistir Bu teoriye göre, dogal kauçuk ve polistirenin, küçük birimleri birarada bulunduran uzun zincirli moleküller oldugunu ileri sürülerek, polimer üretiminin deneme yanilma asamasindan kurtulmasina neden olmustur Makromolekül Hipotezi sonraki yillarda birçok polimerin üretimine isik tutmustur

1927 de selüloz asetat ve polivinil klorür, 1928 de polimetil metakrilat, 1929 da üre-formaldehit reçineleri üretilmistir Özellikle II Dünya savasinda stiren-bütadien kopolimeri polimer teknolojisinin önemli ürünleri olmuslardir

1931 de yine ilk sentetik kauçuk olan neopren üretimi baslamistir 1936 da poliakrilonitril, stiren-akrilonitril kopolimeri ve polivinil asetat, 1937 de poliüretan, 1938 de Teflon ticari ismi ile anilan politetrafloroetilen, 1939 da melamin-formaldehit (formika) reçineleri, 1940 da bütil kauçugu ve silikonlarin hammaddesi olan silanlar, 1941 de polietilen, polietilen teraftalat, 1942 de doymamis poliesterler ve Orlon ticari isimli poliakrilonitril fiber üretimi gerçeklestirilmistir

1952 de Max planck Enstitüsü arastirmacilarindan KZiegler bazi alüminyüm alkali bilesiklerini katalizör olarak kullanarak etilenin düsük basinçta polimerizasyonunu gerçeklestirmistir Ziegler ve Giulio Natta sterospesifik polimerizasyonu diger olefinlere de uygulamislardir 1954 de polikarbonat ve 1956 da polifenil oksit sentezlenmistir Son yillarda yüksek isil ve mekanik dayanikliga sahip poliimid, poliarilsülfonlar, poliarilamidler, polifenilsülfit, polibütil teraftalatpolietereketon, polifenil gibi önemli plastikler gelistirilmistir (Erhan Piskin, 1987)

Polimerlerin Siniflandirilmasi:

Polimerleri inceleyebilmek için siniflandirilmalari gerekir Amaca uygun olarak asagidaki siniflandirmalar yapilmistir

Molekül agirliklarina göre (oligomer, makromolekül)

Dogada bulunup, bulunmamasina göre (dogal, yapay)

Organik ya da anorganik olmalarina göre

Isiya karsi gösterdikleri davranisa göre

Zincirin kimyasal ve fiziksel yapisina göre(Düz, dallanmis, çapraz bagli, kristal, amorf polimerler)

Zincir yapisina göre (homopolimer, kopolimer)

Sentezlenme sekillerine göre:

Polimerlesme reaksiyonlari esnasinda pekçok monomer, diger monomerlerle ya da ortamda daha önce tepkime vermis ve böylece belli bir moleküler agirliga ulasmis, bir molekül zinciri ile tepkime verebilir Olusan zincirlerin büyüklükleri, türlerin moleküler yapilarindan, tepkime verme yollarina ve sentez sekillerine kadar, pekçok faktöre baglidir Eger polimer zinciri yeterince büyümemisse, bu tip polimerler oligomer olarak adlandirilir

Dogal makromoleküller olmaksizin dogadaki hayatin devami düsünülemez Çünkü hayatin kendisini olusturan temel elemanlar bu moleküllerdir En iyi bilinen ve hemen akla geliveren örneklerin bazilari proteinler, selüloz, keratin gibi dogal makromoleküllerdir

Her gün gelisen yeni polimer sentez yöntemleri sayesinde elde edilmis binlerce polimere hergün yenileri ilave edilmektedir Günlük hayatin hemen her alaninda rastlanan polimerik malzemeler, hayatin vazgeçilmez parçalari olmuslardirPolimerik malzemelrin bu kadar genis kullanim alanlarina sahip olmalarinin nedeni, yapisal özelliklerinin istenildigi gibi ayarlanabilir olmasindan ve ekonomik olarak elde edilebilmelerinden kaynaklanmaktadir Yapisal özelliklerinin istenildigi gibi ayarlanabilir olmasi, monomerlerin kendi kendileriyle ve diger monomerlerle baglanmalarinda, baglanma sekillerinin ve baglanma miktarlarinin fazlaliginin bir sonucudur Ayrica istenilen fonksiyonlara sahip polimerler de uygun fonksiyonel gruplu monomerler kullanilarak kolayca hazirlanabilir

Anorganik polimerlerde esas zincir karbona dayali yapiya sahip degildir ve genellikle organik polimerlere kiyasla daha fazla isiya dayanikli ve daha serttirler

Uzun zincirler halinde bulunan lineer ya da dallanmis zincirlerden olusan polimer sistemlerine ayni zamanda termoplastik adi da verilmektedir Yüksek oranda çapraz bag içeren sistemler ise termosetting olarak tanimlanir termoplastik bir malzeme sicaklik artisi ile eriyerek seklini degistirebilir ve böylece kaliplara dökülebilmesi mümkün olur Oysa yüksek oranda çapraz bag içeren bir yapinin sicaklik artisi ile böyle bir degisim geçirmesi, zincirlerin hareketli olmayisi nedeniyle, zordur ve sicakligin artisi bu tür malzemelerin erimesine degil, malzemenin parçalanmasina neden olur

Tek tür birimlerden olusan polimer zinciri homopolimer, iki ya da daha fazla monomer içeren polimerler ise kopolimer olarak adlandirilirlar Gerçi kopolimerler genellikle farkli monomerlerin düzensiz birlesmesinden olusarak rastgele (random) kopolimeri olustururlar Bununla beraber, alternatif, blok, graft ve steroblok kopolimerler bu kuralin disindadir Alternatif kopolimerde monomer birimleri birbiri ardina gelir Blok kopolimer farkli homopolimerlerin uzun segmentlerini içerir Graft kopolimer ya da diger bir deyimle asi kopolimer ise asil mevcut bir polimer zinciri üzerinde bir dallanma olarak ikinci bir monomer içerir