MÜHENDİSLİK MALZEMELERİ POLİMERLER

Polimer malzemeler, karbonun diğer C ve/veya H, O, OH, Cl gibi element veya iyonlarla kovalent bağ karakterinde yaptığı bileşiklere ait zincir moleküllerin Vander Walls bağları ile bir arada bulunması sonucu oluşan malzemeye denir. Genelde molekülün zincir halinde uzaması polimerizasyon olarak isimlendirilir. Karbon ile hidrojen bileşiği plastiği oluşturur. Petrolden elde edilir. Monomer adı verilen binlerce küçük molekülün ısı ve basınç altında birleşerek kocaman bir molekül oluşturmasına plastik denir. Poly mer çok tekrar (doymamış molekül)

Polietilen: Zincirin omurgası, Birbirlerine kovalent bağlı C atomları tarafından oluşturulmuş. Her bir C atomuna kovalent olarak bağlı 2 H mevcut.

Polimerizasyon Etilen monomer molekülü basınç, ısı veya katalizör yardımıyla çift bağının bir tanesi parçalanır ve mer oluşur. Merler birbirine eklenerek polimerizasyon oluşturur. Reaksiyon sonucu oluşan ürüne polimer denir. Bu tür reaksiyonlarda en önemli nokta merlerin aynı tür moleküle sahip olmalarıdır. Bu tür reaksiyonlarda herhangi bir yan ürün çıkmaz MER

•Polimer; MER adı verilen çok sayıda doymamış moleküllerin bir araya gelmesi ile oluşur. •Örneğin; – Etilen molekülü –basınç, ısı veya katalizör yardımıyla çift bağın teki parçalanır ve Mer durumuna geçer. – Mer molekülleri birbirine eklenerek polimerizasyon reaksiyonu oluşur. • Bu şekilde n tane molekül birbirine eklenir ve Polietilen meydana gelmiş olur. • “n” MER sayısını ve polimerizasyon derecesini gösterir.100-1000 arasında değer alır. • Herhangi yan ürün çıkmaz. • Genelde termoplastikler bu reaksiyonla oluşur.

Kopolimerizasyon • Polimerizasyon reaksiyonunda birden fazla farklı türde MER in tekrarlı yapıda bir araya gelmesi ile oluşur. • Yan ürün çıkışı olmaz. • Vinil klorür oluşumu.

Poliadisyon (Çoklu ekleme) • Başlatılması için bir başlangıç moleküle ihtiyaç olduğu reaksiyonlardır. • H2O2, etilen monomeriyle reaksiyona girerek yeni bir zincir meydana gelmesini sağlar.

Polikondansasyon • Farklı moleküllere sahip MER ler ürün vererek bir araya gelir ve zincir oluşturur. • Genelde termoset oluşumunda rastlanır. • Reaksiyonda yan ürün vardır. • Dimethil terefilat ve etil alkolün reaksiyonu neticesi PET oluşur. Yan ürün olarakta metil alkol oluşur.

• Harmanlama: Farklı molekül zincirlerinin bir araya gelmesi ile oluşur: ABS • Dallanma (branching): Ana zinciri meydana getiren karbona başka bir zincirin bağlanması neticesi oluşur. • Çapraz Bağlanma (cross linking): Uzun zincir moleküllerinin birbirlerine yan dallanmış bağlarla bağlanması. – Vulkanizasyon sırasında kükürtün yardımıyla çapraz bağ oluşumu. – Polimerin dayanımı artar fakat sünekliği azalır.

Polimerlerin yapısı • Camsı: Amorf • Kristal • Karışık yapı: Camsı/Kristal Tamamen kristal yapı pek görülmez; Karışık yapı olabilir. – Moleküllerin karmaşıklığı – Soğuma hızının artması kristal oluşumunu zorlaştırır.

Termoplastikler • Isı etkisiyle yumuşayabilirler. • Polimerizasyon reaksiyonu ile üretilebilirler. • Daha çok lineer yapı gösterirler. • Artan sıcaklıkla önce viskoz sıvı sonrada sıvı duruma geçer. • Camlaşma sıcaklığının altında gevrek davranır. • Tekrar kullanılabilirler. • Düşük sürtünme katsayıları vardır. • Pres, enjeksiyon, haddeleme, ekstrüzyon, gibi imalat yöntemleri uygundur. • Aralarında – Genel amaçlı (PE, PVC, PS, ABS) – Mühendislik (PET, Teflon, PC, vs) – Elastomer polimerler.

7. PVC Mükemmel korozyon direncine sahip, mukavemet/ağırlık oranı yüksek, işlenmesi kolay, kimyasal sıvı depo kapları için uygun.

Termosetler • Isı ile yanarak kömürleşirler; dolayısıyla sıcaklıkla yumuşamazlar. • Genellikler polikondanzasyon reaksiyonu ile imal edilirler; yan ürün verirler. • Molekül zincirleri ağ yapısında çapraz bağlara sahiptirler. • Camlaşma sıcaklığı alt ve üstünde gevrek davranırlar. • Gevrekliği azaltmak için dolgu malzemeleri kullanılır. • Kompozit malzemelerin üretimine uygundur. • Epoksi, polyester, bakalit, vs.

• Çok yüksek elastikiyet gösterirler. Uzamaları %1000 e ulaşabilir. C.Ergun Elastomerler • Çok yüksek elastikiyet gösterirler. Uzamaları %1000 e ulaşabilir. • Dayanım düşüktür. (Doğal kauçuk, lateks, vs.) • Vulkanizayon yardımıyla molekül zincirleri arasında çapraz bağlar oluşturulabilir ve lastik şeklinde üretilerek dayanımı arttırılabilir. • Bütadin/isopren/Neopren/Silikon, vs.

Katkı maddeleri • Plastikleştiriciler: Yumuşatır ve camlaşma sıcaklığını düşürür. • Dolgu maddeleri: Gevrekliği azaltır/Ekonomiklik sağlar. • Takviyeler; kompozit malzeme yaparak dayanımı arttırır. • Stabilizatörler; Ortam etkisini indirgeyerek degradasyonu azaltır. • Alevlenme Önleyiciler; Kolay alevlenme ve yanmayı önlerler. • Renklendiriciler; Polimerleri renklendirmek için kullanılır

Mekanik özellikler