polimerlerin sınıflandırılması doğal...

2/25/2017

1

POLİMER MALZEMELER

Doç. Dr. Atilla EVCİNAfyon © 2017

Polimerlerin Sınıflandırılması• Polimerler çeşitli özelliklere sahip oldukları

için geniş bir sınıflandırma yapılmaktadır.Bunlar– Kaynağına göre– Yapılarına göre– Makromolekül zincir şekline göre– Isısal davranışlarına göre– Uzaydaki yapılarına göre– Makromoleküldeki mer bileşimine göre– Sentez yöntemine göre– Monomer çeşitlerine göre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Kaynağına Göre Polimerler

• A) Doğal Polimerler : Tabiattaki canlıvarlıkların bünyelerinde oluşmuş ürünlerdir.Örneğin ; selüloz, nişasta, doğal kauçuk vs.

• B) Sentetik Polimerler : Monomerlerdensentezlenen polimerlerdir.Örneğin ; Endüstride sentezlenen polietilen,polipropilen, poliesterler, poliamidler gibi.

Kayn

ağın

a G

öre

Doğal PolimerlerPamuk

İpek

Ahşap

Lateks Kabuklu deniz canlıları

Protein

Kayn

ağın

a G

öre

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://www.novapdf.com


2/25/2017

2

kauçuk

selüloz

LDPE

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk• Eski uygarlıklardan beri çok kullanılan önemli

doğal polimerlerden birisi olan ve kauçukağacından elde edilen doğal kauçuk HeveaBrasilliensis ağacının bir ürünüdür.

• Kauçuk ağacı olarak bilinen bu ağacınkabukları bıçakla çizildiğinde Lateks denilenbir sıvı akar.

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk

Hevea Brasilliensis

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk

• Lateks sıvısı kauçuğun sıvıdakiemülsiyonudur. Elde edilen bu emülsiyonaasit katılırsa doğal kauçuk çöker.

• Elde edilen bu çökeltinin kapalı formülü C5H8olan bir hidrokarbon kompleksidir.

• Bu bileşiğin adı İzopren’dir.• IUPAC’a göre 2-metil-1,3-bütadien’dir.

Kayn

ağın

a G

öre




2/25/2017

3

Kauçuk• İzoprenin polimerleşmesiyle poliizopren

oluşur.• Bu doğal kauçuktur.• Polimerleşme trans ya da cis şeklinde

olabilir.Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk• Doğal kauçuk esnekliği az olan ve yapışkan

ve bu haliyle çok kullanışlı olmayan birmaddedir.

• Doğal kauçuk kükürtle ısıtılarak vulkanizeedilmesiyle daha kullanışlı hale gelir

• Doğal kauçuğa katılan kükürt oranına görefarklı malzemeler yapılır. % 30-50 oranındakükürtle, vulkanizasyon yapılarak sert lastikyapılır. Bu da oto lastiklerde kullanılır.

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk• doğal kauçuk

kullanılarak yapılan araç lastikleri

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk• Kullanım Alanları• Pamuk veya viskonla karıştırılarak,

kemer korse, lastik çorap (varis çorabı)yapımında kullanılır.

• Kauçuk, giysi, hortum ve lastik yapmak içinesnek bir maddeye dönüştürülebilirKa

ynağ

ına

Gör

e




2/25/2017

4

Kauçuk

• Kauçuğun emici özellikleri,onu otomobil süspansiyonunda kulla-nışlımadde yapar.

• Kauçuk aynı zamanda endüstriyelmaddelerin titreşimlerini de azaltır.

• Ayrıca kauçuktan sugeçirmezlik apresinde de faydalanılır.Kauçuk suya dayanıklı olduğuiçin, dalgıç giysilerinde, yağmurluklarda ve tıbbi tüplemede kullanılır

Kayn

ağın

a G

öre

Kauçuk• Kauçuk iyi bir elektrik yalıtkanıdır ve

genellikle elektrik tellerini kaplamadakullanılır

• Kauçuk, milyonlarca hava kabarcığındanoluşan köpük hale dönüştürülebilir. Buköpüğe kalıp verilip, sünger ve yastık gibi çoksayıda hafif ürün elde edilebilir.

Kayn

ağın

a G

öre

Protein• Proteinler: Doğal polimerler olmaksızın

doğadaki hayatın devamı düşünülemez.• Çünkü hayatın kendisini oluşturan temel

elemanlar bu moleküllerdir.• Yün, saç, tırnak; protein yapısındaki doğal

polimerlere örnek olarak verilebilir.• Canlılarda ayrıca polimerik yapıda olan

karbonhidratlar, deoksiribonükleikasit (DNA) ,ribonükleikasit (RNA) bulunur. Canlılarınhayatsal faaliyetlerinden sorumlu olanpolimerlere biyopolimerler denir.

Kayn

ağın

a G

öre

Protein• Proteinler aminoasitlerin peptid bağlarıyla

bağlanması sonucu oluşan polipeptidyapısındaki bileşiklerdir.

• Vücudumuzda 21 çeşit aminoasit bulunur.Bu aminoasitlerin oluşturdukları farklıdizilim, değişik protein yapılarını oluşturur.

Kayn

ağın

a G

öre




2/25/2017

5

Protein• Protein yapısındaki doğal polimerlere

örnekler;• İpek: Eklem bacaklılar tarafından sentezlenir.

Koruyucu materyal görevi görür. Ameliyatiplikleri ve yara sargı bezlerinde kullanılır.

• Keratin: Saç ve tırnaklarda bulunur. Termalyalıtım görevi görür.

• Kollojen: Bağ dokusunda bulunur. Mekanikdestek sağlar.

Kayn

ağın

a G

öre

Protein• Jelatin: Kısmen amorf kollojen yapısında,

endüstriyel bir üründür• Fibrinojen: Kanın pıhtılaşmasını sağlar.• Elastin: Lifler halinde boyun bağlarında

bulunur.• Aktin: Kaslarda bulunur.• Miyosin: Kaslarda bulunur.

Kayn

ağın

a G

öre

Proteinler

Saç, Kas, DNA doğal polimerlerdir.

Saç,

DNAKas

Kayn

ağın

a G

öre

Selüloz• Bitki ve ağaçların temel yapısını

oluşturan selüloz doğada en bolbulunan polimerlerdir.

• Pamuğun temel bileşeni de selülozdur.

Kayn

ağın

a G

öre




2/25/2017

6

Selüloz

PamukKayn

ağın

a G

öre

Selüloz• Selülozik plastikler, ağaç hamuru ve pamuk

linterinden elde edilen selülozun birtakımkimyasal değişimlere uğraması neticesindeelde edilirler. Selüloz termoplastik maddeolmadığından yumuşamaz. Selülozdan elyaf(rayon), film (selofon) veya diğertermoplastikler yapılabilir.

• Ticari alanda kullanılan ilk selüloz türü, selüloidadındaki sentetik termoplastik olup, kimyasalyapısı selüloz nitrattır.

Kayn

ağın

a G

öre

Doğal Polimerlerin avantajları• Biyolojik ortamdaki makromoleküllerle büyük

benzerlik gösterirler.• Sentetik polimerlerde karşılaşılan toksisite ve

kronik iltihaplanma sorunları yoktur.• Biyolojik ortamdaki enzimlerle bozunurlar.

(biodegradation)Kayn

ağın

a G

öre

Doğal polimerlerin dezavantajları

• Vücudun bağışıklık sistemini bozan etkiyesahiptirler.(immunogenic)

• Sentetik polimerlerden daha kompleks biryapıya sahip olduklarından teknolojikmanüpilasyonları zordur.

• Biyolojik ortamdaki enzimlerle bozunurlar• Özellikle protein yapıları yüksek sıcaklıkta

bozunur. Isı ile şekillendirme vesterilizasyon zordur.

• Elde edildikleri kaynağa göre bileşimlerideğişir.

Kayn

ağın

a G

öre




2/25/2017

7

Polimerlerin Sınıflandırılması• Yapılarına Göre Polimerler

• A) Organik Polimerler : Organikmoleküllerden oluşmuş polimerlerdir.Sentetik ve doğal olabilirler.

• B) İnorganik Polimerler : Bunlar metal veametallerden oluşmuş polimerlerdir.

Yapı

ların

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Yapılarına Göre Polimerler

Organik Polimerler

Karbon Zincirli Hetero Zincirli

Polimerlerin SınıflandırılmasıPolimerlerin Sınıflandırılması

Yapı

ların

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması

• Karbon zincirli polimerler: Yüksek moleküllüdoymuş, doymamış ve aromatikhidrokarbonlar bu polimerlere aittir. Polimerzincirinin temelini C atomları oluşturur.

• Yapılarına Göre Polimerler

Yapı

ların

a G

öre

Yapı

ların

a G

öre




2/25/2017

8


• Heterozincirli polimerler: Bunların temelzincirinde C ve H atomlarının yanında N, O,S, P, F, Cl gibi hetero atomlarda bulunur.

• Yapılarına Göre PolimerlerYa

pıla

rına

Gör

e Ya

pıla

rına

Gör

e Polimerlerin Sınıflandırılması• Yapılarına Göre Polimerler

Yapı

ların

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Makromolekül Zincirinin Şekline Göre

Makromolekül Şekline Göre

Düz Zincirli (doğrusal) Dallanmış Çapraz Bağlı

Mak

rom

olek

ül Z

inci

r Şek

line

Gör

e

AğNetwork




2/25/2017

9

Mak

rom

olek

ül Z

inci

r Şek

line

Gör

e

B ranched Cross-Linked NetworkLinear

secondarybonding

Düz zincir Dallanmış Çapraz bağlı Ağsı


Düz

Zin

cirli

Pol

imer

ler


Dal

lanm

ış P

olim

erle

r


Çap

raz

Bağl

ı Pol

imer

ler




2/25/2017

10


Polimerlerin Sınıflandırılması• Isısal Davranışlarına Göre Polimerler

Isısal Davranışlarına Göre

Termoplastik Termoset

Isıs

al D

avra

nışl

arın

a G

öre


• Termoplastikler düz zincirli polimerlerdir.Isıtıldıklarında önce yumuşarlar, sonra erirler.Isıtılarak kalıplarda şekillendirilebilirler.

• Örneğin; polietilen, polipropilen, polistiren

• Termosetler, çapraz bağlı polimerlerdir.Isıtıldıklarında şekil değiştirmezler,yumuşamazlar, kalıplanamazlar. Daha fazlaısıtıldıklarında yanarlar.

• Örneğin; Fenolformaldehit reçinesiIsıs

al D

avra

nışl

arın

a G

öre

Termoset PolimerlerTermoset polimerler ısıl uygulamalar sonrasında verilenşekle göre sertleşen ve katılaşan malzemelerdir. Busertleşme işlemi malzemenin molekül zincirleri arasındaoluşan daimi bağlantılar sonucu geri dönüşü olmayan birişlemdir.Başlıca termoset polimerlere epoksi reçinesi,poliüretanlar, bakalit ve vulkanize kauçuk örnek verilebilir.

Isıs

al D

avra

nışl

arın

a G

öre




2/25/2017

11

TermoplastiklerIsıtıldığı zaman eriyebilen ve yeniden şekillendirilebilenpolimerlerdir. Bir kere eritildikten sonra enjeksiyonkalıplama ve ekstrüzyon gibi tekniklerle kalıplanabilir.Üretimde ya da kalıplama esnasında eriyik haldensoğutulan termoplastik polimerler kolaylıkla kristalyapıyı kuramazlar. Çünkü polimer zincirinin çokçakıvrılan ve büzülen yapısını, düzenli bir yapıya sokup,polimerin kristal oluşturması için yüksek enerjiyeihtiyaç vardır.

Isıs

al D

avra

nışl

arın

a G

öre

Termosetlerle Termoplastikler Arasındaki Fark1. Termoset plastikler ısıya karşı daha dayanıklıdırlar.2. Termoset plastikler serttirler. Bileşimi ayarlanarakyumuşatılabilirler.3. Termoplastiklerin sünme eğilimi termoset plastiklereoranla daha fazladır.4. Termoplastikler bazı organik çözücülere karşıdayanıksızdırlar.5. Termoplastikler saydam olarak üretilebilirler.6.Termoplastikler düz zincir yapılı, termosetler iseçapraz zincir yapılıdır..

Isıs

al D

avra

nışl

arın

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Uzaydaki Yapılarına Göre Polimerler

Uzaydaki Yapılarına Göre

İzotaktik Sindiotaktik Ataktik

Uza

ydak

i Yap

ıların

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Uzaydaki Yapılarına Göre Polimerler

İzotaktik polipropilen

Sindiotaktik polipropilen

Ataktik polipropilen

Uza

ydak

i Yap

ıların

a G

öre




2/25/2017

12

C C

H

H

H

R R

H

H

H

CC

R

H

H

H

CC

R

H

H

H

CC

C C

H

H

H

R

C C

H

H

H

R

C C

H

H

H

R R

H

H

H

CC

C C

H

H

H

R R

H

H

H

CC

R

H

H

H

CC

R

H

H

H

CC

Uza

ydak

i Yap

ıların

a G

öre

Polimerlerin Sınıflandırılması• Makromoleküldeki Mer Bileşimine Göre

• Polimerler meydana geldikleri monomerleregöre ;

•poliolefinler,•poliesterler,•poliamidler,•poliüretanlar,•poliakrilatlar

v.b. şeklinde sınıflandırılır.

Mak

rom

olek

ülM

erBi

leşi

min

e G

öre


• Poliolefinler, çift bağlı monomerlerden oluşanpolimerlerdir. Örneğin; polietilen, polistiren

• Makromoleküldeki Mer Bileşimine Göre

Polio

lefin

ler


• Poliesterler, alkollerle karboksilli asit gruplarıarsındaki esterleşme reaksiyonları sonucuelde edilen ürünlerdir.


Polie

ster

ler

Polietilen tereftalat

nHOOC-R-COOH + nHO-R'-OH HO-(OC-R-COO-R'-O)n + (2n-1) H2O




2/25/2017

13


• Poliamidler, aminlerle karboksilli asitlerinreaksiyonuna dayalı amidleşme reaksiyonlarıüzerinden oluşan polimerlerdir.

• Makromoleküldeki Mer Bileşimine GörePo

liam

idle

r

nNH2 – (CH2)6 NH2 + n HOOC-(CH2)4-COOH

Hekzametilendiamin Adiptik asit

…-NH-(CH2)6-NHCO-(CH2)4-CONH-…

Polihekzametilenadipamid (naylon 6,6)


• Poliüretanlar, izosiyonatlarla glikollerinkatılma reaksiyonundan oluşan polimerlerdir.


Poliü

reta

nlar

O

nOCN-R-NCO + n HO-R'-OH OCN ( R-NH-C-O-R' ) OH


• Poliakrilatlara örnek olarak poliakrilik asit,polimetakrilik asit ve onların metil, bütilakrilatları verilebilir.


Polia

krila

tlar

Polimerlerin Sınıflandırılması• Sentez Yöntemine Göre

Sentez Yöntemine Göre

Kondenzasyon (kademeli) Katılma

Kondenzasyon reaksiyonuna göre elde edilenpolimerlere kondenzasyon polimerleri, katılmareaksiyonlarından elde edilen polimerlere isekatılma polimerleri denir

Sent

ez Y

önte

min

e G

öre




2/25/2017

14


Kond

enza

syon

• Kondenzasyon polimerleri en az ikifonksiyonlu grup (-COOH, -NH2, -OH )içeren monomerlerin aralarından küçük birmolekülün (H2O, HCl, NH3 gibi) ayrılmasıylaoluşurlar.Örneğin; poliester polimerleri,


Kond

enza

syon


Katıl

ma

•Bu reaksiyonlarda oluşan polimerin temelmolekülünün kaba formülü ile monomerinkaba formülü aynıdır.

Katılma Polimerleri

Serbest Radikal KoordinasyonAnyonik Katyonik


Katıl

ma

–Se

rbes

t Rad

ikal

• Serbest radikal polimerleşmesi ısı veya ışıkyardımıyla serbest radikal üreten başlatıcılarkullanılarak gerçekleştirilir.

• Bu yolla vinil monomerleri polimerleştirilir. Ençok bilinen serbest radikal polimerleşmesibaşlatıcıları peroksitler, hidroperoksitler ve bazıazo bileşiklerdir.




2/25/2017

15


Katıl

ma

–Se

rbes

t Rad

ikal

Benzoil peroksit

α , α’- azobisizobutironitril (AIBN)


Katıl

ma

–Se

rbes

t Rad

ikal

Etilenin polimerizasyonu


Katıl

ma

–An

yoni

k Anyonik polimerleşmede, karbonyonoluşturmak üzere Na, NaH, KH, LiH, KNH2 gibitipik anyonik katalizörler kullanılır. Örneğin;Stiren, akrilonitril


Katıl

ma

–An

yoni

k




2/25/2017

16


Katıl

ma

–An

yoni

k Anyonik polimerleşmede, karbonyonoluşturmak üzere Na, NaH, KH, LiH, KNH2 gibitipik anyonik katalizörler kullanılır. Örneğin;Stiren, akrilonitril


Katıl

ma

-Kat

yoni

k Katyonik polimerleşmede katalizör olarakkarbonyum katyonu oluşturan sistemler,Friedel-Grafts katalizörleri ( BF3, AlCl3, SnCl4 )kuvvetli asitler ( HClO4, H2SO4, H3PO4 )kullanılır.


Katıl

ma

-Kat

yoni

k


Katıl

ma

-Koo

rdin

asyo

n

• Koordinasyon polimerleşmede ise Ziegler-Natta katalizörleri kullanılır.

•TiCl4-(C2H5)3Al,•(C2H5)2AlCl-TiCl3,•(C2H5)2Mg-VCl3gibi katalizör çiftleri kullanılır.Örneğin; Propilen




2/25/2017

17

Polimerlerin Sınıflandırılması• Monomer Çeşitlerine Göre

Monomer Çeşitlerine Göre

Homopolimerler Kopolimerler

Mon

omer

Çeş

itler

ine

Gör

e


Hom

opol

imer

ler Homopolimerler, tek bir cins monomerin

polimerleşmesiyle elde edilen polimerlerdir.

Örneğin; polietilen, polipropilen, polistiren,polivinilklorür.


Kopo

limer

ler

Kopolimerler, iki veya daha fazla cinsten olanmonomerlerin beraberce polimerleşmesindenoluşan polimerlerdir. Bunlar monomerlerindiziliş sırasına göre dörde ayrılırlar

Blok Aşı

Ardışık Rastgele

Rastgele

Ardışık

Blok

AşıKo

polim

erle

r




2/25/2017

18


Blok

Kop

olim

erle

r Blok kopolimerler, yani A monomerindenoluşmuş polimer bloklarının B monomerindenoluşmuş polimer bloklarına bağlanması ileoluşan polimerlerdir.


Aşı K

opol

imer

ler Blok polimerleşmesinin özel bir şekli de aşı

polimerizasyonudur. A monomerlerindenoluşan makromolekül zincirine, Bmonomerlerinden oluşmuş oligomerlerinaşılanmasıdır. Böylece dallı kopolimermeydana gelir.


Ardı

şık

Kopo

limer

ler

A ve B monomerlerin polimer zinciri boyuncaardı ardına düzenlenerek oluşturduğupolimerler.


Ras

tgel

e Ko

polim

erle

r

İki ayrı cins monomerin zincir boyuncadağınık sıralanmasıyla oluşmuş kopolimerler




2/25/2017

19

Örnek • Aşağıda verilen polimerlerden hangisi

kopolimerdir?A) Polietilen B) Polipropilen C) Polistiren D) Bütadien-Stiren

Örnek • Polimerler sentez yöntemlerine göre

kondensasyon ve katılma polimerleri olarak ikiye ayrılırlar.

DOĞRU

YANLIŞ

Örnek • Tek cins monomerin polimerleşmesiyle

elde edilen polimerlere ne denir ?

Homopolimer

Örnek • Isıtıldıklarında şekil değiştirmezler,

yumuşamazlar, kalıplanamazlar, çapraz bağlı polimere ne denir ?

Termoset




2/25/2017

20

Örnek

Yukarıdaki polimer uzaydaki yapılarına göre hangi türdendir ?

İzotaktik

Örnek


Ataktik

Örnek


Sindiyotaktik




polimerlerin sınıflandırılması doğal...

Documents