Polimer

Polimer, birbirinin aynı çok sayıda moleküllün kimyasal bağlarla tek düze bir şekilde bağlanarak oluşturdukları ve molekül ağırlıklı çok yüksek olan bileşiklerdir. “Poli” kelimesi Latince bir sözcük olup çok sayıda anlamına gelmektedir. Polimerlerin en küçük yapı taşına “monomer” denilir.

Kimyacılar 1800’lü yıllarda bazı deneylerde tesadüfen yüksek molekül kütleli maddeler elde etmişlerdir. İlk defa Wallace Carothers 1930 yılında doğal polimerleri taklit ederek naylonu sentezlemiştir. Herman Stauding ise ilk defa polimer oluşumu üzerine polimerizasyon koşullarının etkisini tanımlamış ve Stauding bu alanda yaptığı çalışmalarla 1953 yılında Nobel ödülünü almıştır. Günümüzde hala polimer sentezi ve kullanım alanlarına yönelik çalışmalar devam etmektedir.

Polimerler yapılarındaki atom çeşitliliğine göre sınıflandırılabilirler. Bir polimer tek tip Monomer birimlerinin tekrarlanmasından oluşuyorsa buna “homopolimer” denir. Buna örnek olarak, strenden elde edilen polistren ve etilenden elde edilen polietilen verilebilir.

Polimer molekülünü oluşturan alt birimler iki farlı monomerin birleşmesinden oluşuyorsa buna “kopolimer” denir. Kopolimerler de kendi içinde üçe ayırabilir.

Polimerlerin diğer bir sınıflandırma metodu da yapısal özelliklerine göre sınıflandırmadır. Buna göre hem homopolimer hem de kopolimerler 3 sınıfta toplanır;

Polimerlerin fiziksel özellikleri üzerine etki eden en büyük etken molekül kütlesidir. Bu nedenle polimerlerden beklenen fiziksel özellikleri gösterebilmeleri için belirli bir molekül ağırlığına sahip olmaları gerekir.

Genellikle molekül kütlesinin artmasıyla yapıda moleküller arası çekim kuvvetleri artmakta ve bu da polimerin mekanik özelliklerini etkilemektedir.

Serbest Radikal Polimerleşmesi Yöntemi; Zincir polimerleşmesi radikaller üzerinden yürür. Serbest radikal polimerleşmesi üç aşamadan oluşur. İlk aşamada monomer molekülleri çeşitli yöntemler kullanılarak radikal haline dönüştürülür. Radikal oluşumu için ısı, fotokimyasal, radyasyon veya çeşitli başlatıcılar kullanılabilir. Bu amaçla en yaygın yöntem ortama dışarıdan bir başlatıcı eklemektir. Başlatıcı olarak çeşitli peroksitler, diazo bileşikleri ve redoks çiftleri kullanılır. İkinci aşamada, başlama aşamasında oluşan radikaller monomer molekülündeki çift bağa atak yaparak polimerizasyonu başlatırlar. Başlatıcıdan oluşan radikaller moleküldeki çift bağdan birini kırıp yeni bir radikal oluştururken böylece polimerizasyon reaksiyonunu da başlatmış olmaktadır. Son aşamada oluşan yeni radikaller ortamda bulunan monomerler ile reaksiyona girerek polimer zincirinin büyümesine neden olurlar.

İyonik Polimerizasyon; Polimerizasyon ile zincir iyonlar ve koordinasyon bileşikleri üzerinden de yürüyebilir. Bir vinil monomerinin hangi mekanizma üzerinden polimerleştirileceği, üzerine bağlı olan sübstüye gruba bağlı olarak değişkenlik gösterir. Örneğin halojenlenmiş viniller ve vinil esterler sadece radikallerle polimerleştirilmektedir. Eğer, vinil monomerine elektron verici gruplar bağlanmışsa yalnızca katyonik polimerizasyon olmaktadır. İyonik polimerizasyon genellikle katalizörlerin farklı bir fazda bulunduğu ve tam olarak tepkimeye katılmayan heterojen sistemleri içerir.

Kondenzasyon Polimerizasyonu; Bu yöntemde kondenzasyon polimerleri benzer veya farklı yapıdaki poli-fonksiyonel monomerlerin, çoğunlukla küçük bir molekül çıkararak reaksiyona girmesiyle elde edilir. En önemli etken monomerlerin poli-fonksiyonel oluşudur.- OH, -COOH, -NH2, gibi fonksiyonel gruplardan en az iki tane taşıyan monomerler amidleşme, esterleşme, vb. gibi reaksiyonlarla, küçük moleküller çıkararak, kondenzasyon polimerlerini oluşturmaktadır.

Sentetik olarak bulunan ve geniş yelpazede kullanılabilen birçok polimer bulunmaktadır. Bunların en bilinenleri ve kullanım alanları;

Polietilen (PE): Torba, şişe, hortum, barut, ambalaj malzemesi, iletken bakır kablo kaplama, tek kullanımlık şırıngalar, kimyasal kapları