Polimer çeşitleri

Günümüzde polimerleri sınıflandırmak için iki yöntem vardır. Bir çeşit sınıflandırma yöntemi polimerleri ekleme (addition) ve yoğunlaşma (condensation) polimerleri olarak ayırırken, bir diğer yöntem ise step ve zincir (chain) polimerleri olarak sınıflandırır. Bu terimlerden çoğu zaman ‘yoğunlaşma ve step’ ile ‘ekleme ve zincir’ terimleri birbirinin yerine kullanılır, fakat bu durum yanıltıcı olabilir. Her ne kadar genelde bir step polimeri aynı zamanda bir yoğunlaşma polimeri olsa da (aynısı ekleme ve zincir için de geçerli) bu durum maalesef her zaman doğru değildir. Zaten iki sınıflandırma yöntemi birbirinden ayrı metodları kullanır. Yoğunlaşma-ekleme sınıflandırması polimerlerin yapısına göre belirlenirken, step-zincir sınıflandırılması ise polimerizasyon reaksiyonun mekanizmasına göre belirlenir.

Kopolimer Nedir?

Simdi diyelim ki elinizde X ozelligi olan bir polimer var. Siz bu polimerde Y ozelliginin olmasini da istiyorsunuz ve Y ozelligini tasiyan baska bir polimer daha biliyorsunuz. Bu durumda yapacaginiz is ne? Tabi ki bu iki polimerin monomerlerini birlestirerek yani bir polimer sentezlemek. Bu sentezlediginiz yeni polimer hem X ozelligini hem de Y ozelligini beraber tasiyacaktir. Iste bu sentezlediginiz polimer “kopolimer” olarak adlandirilir.

Kopolimer Cesitleri

Kopolimer icinde iki farkli monomer bulunur. Bu monomerlerin dagilisina gore kopolimerleri gruplandirabiliriz. Olayi anlamak icin kopolimeri olusturan monomerlere A ve B diyelim:

Alternating kopolimerlar, yani surekli bir A bir B diye uzayip giden kopolimerler.

Randim kopolimerlar, yani gelisiguzel bir sekilde A ve B monomerlerinin dagildigi kopolimer cesitidir.

Blok kopolimerler, yani uzun bir A zincirinin yanina uzun bir B zincirinin eklenmesiyle olusur.

Graft kopolimerler, uzn bir A zincirinin uzerinden B zincirlerinin dallanmasi ile olusurlar.

AYPE ile YYPE’nin farkı ne?

Molekül yapısının ayarlanması ve katkı ilavesi ile istenen özelliklerde polietilen üretmek mümkündür. Polietilen zincirindeki dallanmalar kristalliğin derecesini tayin eder. YYPE (Yüksek yoğunluklu polietilen) de dallanma çok az olup molekül yapısı doğrusaldır. Bu sebepten moleküller daha rahat bir şekilde bir araya gelebilirler. (yani daha düşük hacimde toplanırlar, yoğunluk ve sertlik de yüksek olur) AYPE (Alçak yoğunluklu polietilen) de ise dallanma fazla olduğundan moleküller birbirinden daha uzaktadır. Hacim genişlediği için de yoğunluk daha düşüktür.

Polimerlerde Molekül Ağırlığı

Polimerlerin molekül ağırlığından bahsedildiğinde küçük boyuttaki bileşiklere nazaran daha farklı bir şey kastedilir. Polimerler ufak moleküllerin aksine heterojen bir molekül ağırlığı gösterirler. En saf halinde bile bir polimer değişik molekül ağırlıklı grupların bir karışımıdır. Molekül ağırlığının ve molekül ağırlık dağılımının kontrolü sentezlenen polimer ürününün çeşitli fiziksel özelliklerinin eldesinde ve geliştirilmesinde önemli rol oynar.

Polimerlerde Moleküler Ağırlık II

Bir polimerin molekül ağırlığı, sentezi ve kullanımı açısından büyük önem taşır. Bunun sebebi polimerin molekül ağırlığı ile mekanik özellikleri arasında doğrudan bir ilişki olmasıdır. Genelde, bir polimerin mekanik dayanıklılığı, molekül ağırlığı arttıkça artar (tabiki de belli bir limit noktasına kadar :). Dolayısıyla sağlam malzeme yapımı için yüksek molekül ağırlıklı polimerler gereklidir. Dayanıklılık dışında diğer başka özellikler de molekül ağırlığına bağlıdır. Aslında değişik polimer özellikleri değişik molekül ağırlıklarında optimum değerlerine ulaşırlar. Mesela film ya da tabaka yapımında kullanılacak polimerin molekül ağırlığı ile boru yapımında kullanılacak polimerin molekül ağırlığı elbetteki farklı olacaktır. Dolayısıyla polimerizasyon aşamasında, polimerin kullanım alanına yönelik en uygun molekül ağırlığı hangisi ise belirlenmeli ve polimer buna göre sentezlenmelidir.

İzomer Polimerler

Aynı monomerden oluştuğu ve sıralanışı da aynı olduğu halde polimere bağlı olan grubun düzlemde farklı konumlarda bulunmasından kaynaklanan izomeridir.

Polipropileni (PP) örnek vermek gerekirse:

İzotaktik PP: Tüm CH3 gruplarının aynı yönde düzenlendiği kristal polimerdir.
Sindiyotaktik PP: Bu da kristal yapıda bir polimerdir fakat CH3 grupları bir altta, bir üstte olacak şekilde düzenlenmiştir.
Ataktik PP: Bu amorf bir polimerdir. CH3 grupları her iki tarafta da gelişi güzel düzenlenmiştir. (Düzen denirse tabi

Termoplastik nedir?

Isı ve basınç altında plastik özelliklerini koruyan polimer yapılardır. Bu maddelere ısı ve basınç altında defalarca şekil vermek mümkündür. (Örnek: AYPE, YYPE, PVC, PP) Termoset nedir?

Bir defa ısı-basınç altında şekillendikten sonra tekrar yeniden şekillenmeyen polimer yapılardır. Isı ve basınç muamelesinden sonra katı, sert ve plastik olmayan bir madde elde edilir. (Örnek: Kauçuk)

Polimerlerde Moleküler Ağırlık Çeşitleri

1-) Sayıya dayalı ortalama moleküler ağırlık (The number-average molecular weight, M_n) bir polimer örneğindeki polimer moleküllerinin sayısının çeşitli deneysel yöntemler kullanılarak sayılması sonucu hesaplanır. M_n ölçmek için kullanılan metodlar şunlardır: Buhar basıncı düşmesi, donma noktası azalması, kaynama noktası artışı ve osmotik basınç hesabı. M_n , polimer örneğindeki moleküllerinin toplam ağırlığının örnekteki mol sayısına bölünmesi sonucu hesaplanır.

2-) Ağırlığa dayalı ortalama moleküler ağırlık (weight-average molecularr weight, M_w) polimer örneğinin içinden geçen ışığı ne kadar saçtığı ölçülerek hesaplanır (Light scattering measurement). M_w aşağıdaki gibi tanımlanır:

Burada w_x, ağırlığı M_x olan moleküllerin ağırlık oranıdır. c_x, M_x moleküllerinin ağırlık konsantrasyonu ve c’de polimer moleküllerinin toplam ağırlık konsantrasyonudur.
Bir polimer çözeltisi molekül ağırlığı arttıkça ışığı daha fazla saçtığından, bu yöntem yüksek ağırlıklı polimer moleküllerinin ağırlığının hesaplanması için daha uygundur.

3-) Viskoziteye dayalı moleküler ağırlık (viscosity-average molecular weight, M_v ) da polimer çözeltisinin viskozite hesabına göre bulunur. M_v aşağıdaki gibi tanımlanır:

Burada a, polimere göre değişen bir sabit olup genellikle 0.5 - 0.9 aralığındadır (zaten a = 1 olursa M_w = M_v olur )
Bir polimer örneğinin makul bir şekilde karakterizasyonu için birden fazla ortalama molekül ağırlığının ve molekül ağırlık dağılımının bilinmesi gerekir, aksi takdirde hatalı sonuçlara varılabilir. Bunun içinde, çok zahmetli olan eski metodlar yerine kısa adı SEC (size exclusion chromatography) ya da diğer adıyla GPC (gel permeation chromatography) olan bir alet kullanılmaktadır.