Polimer, monomer denilen ufak moleküllerin birbirine kovalent bağ ile bağlanarak oluşturdukları büyük bir moleküldür. İnsanların elele tutuşmasıyla oluşan zincire benzetilebilirler.
Canlıların yaşam sürecinde önemli rol oynayan pek çok organik polimer olduğu gibi , doğada da pek çok inorganik polimer bulunur. Ayrıca laboratuvarlarda çeşitli yöntemler kullanılarak çok sayıda yapay polimer üretilmiştir. Laboratuvarlarda üretilen bu yapay polimerler günümüzde bir çok sanayi ürününün üretilmesinde kullanılır. Örnek olarak , bize en uygun olan polimerler PVC (Poli Vinil Klorür) ve PU (Poli Üretan) , termoplastik sınıfına giren polimerlerdir. Camlaşma sıcaklığının üstündeki sıcaklıklara ısıtıldıklarında yumuşayabilirler ve işlenebilir özelliğe sahiptirler. Soğutuldukları zaman ise istenilen şekilde sertleşirler. Fakat ısıtıldıkları zaman tekrar yumuşarlar ve eğer istenirse tekrar şekillendirilebilirler. Böylece defalarca şekillendirilebilirler. PVC , plastikleştirilip işlendiği zaman kararlı , kuru ve esnek bir özelliğe sahip olurlar.
Bazı önemli polimerlerin ilk üretim yılları:
1930 Styrene-butadiene rubber
1936 Poly(vinyl chloride)
1936 Polychloroprene (neoprene)
1936 Poly(methyl methacrylate)
1936 Poly(vinyl acetate)
1937 Polystyrene
1939 66-Nylon
1941 Polytetrafluoroethylene
1942 Unsaturated polyesters
1943 Polyethylene, branched
1943 Butyl rubber
1943 6-Nylon
1943 Silicones
1944 Poly(ethylene terephthalate)
1947 Epoxies
1948 ABS resins
1955 Polyethylene, linear
1956 Polyoxymethylene
1957 Polypropylene
1957 Polycarbonate
1964 lonomer resins
1965 Polyimides
1970 Thermoplastic elastomers
1974 Aromatic polyamides
POLiMER KiMYASININ KISA TARiHi :
• Kızılderililer başlangıçta sıvı olan kauçuğun özsuyu ile ayaklarını kapladıktan sonra havadaki oksijenin etkisi ile bazı noktalardan bu moleküller birbirlerine bağlanırlardı. Bu bağlanmalar nedeniyle artık moleküller birbirlerinden kolayca ayrılamazlar , böylece sıvıdan katı duruma geçilir. Fakat bu katı biraz özeldir. Bu katı yapı içerisinde küçük moleküler hareket edebilirler ve tüm yapıda hareketlidir. Yapının bir balık ağı gibi davrandığı düşünülebilir. Bu nedenle bu yapı kısmen katı kısmen sıvı gibi davranır. Bu madde kauçuk olarak adlandırılır. Bununla beraber bu kauçuk ayakkabı bir gün içerisinde dağılırdı. Çünkü havadaki oksijen ilk olarak molekülleri birbirine bağlamasına karşın bir süre sonra oksijen, zincirleri kesmeye baslar ve birgün sonunda da yapı dağılırdı.
• Çinliler’in 1400'lü yıllarda yaptıkları , balmumuna daldırılmış kumaştan şemsiye , daha sonra “Direkt Kaplama” olarak isimlendirilecek işlemin tarihteki ilk uygulamasıydı. Kumaşın tamamiyle farklı bir malzemeyle kaplanarak (birleştirilerek) işlevini daha iyiye götürme fikri böyle oluştu.
• Bugün kullandığımız PVC ve PU gibi polimerlerin atası 1839 yılında Goodyear tarafindan üretildi. Goodyear, kükürtle vulkanize edilmiş kauçuk olan Libonit’i üretti. 1849 yılında Charles Goodyear kauçuk ağacının özsuyunu kükürt ile kaynattığında esnek , sağlam siyaha yakın bir madde elde etti. Goodyear'ın bu buluşu halen üretimdedir , fakat o yıllarda henüz polimer kavramı ortaya atılmamıştı.
• Polimerlerin ikinci büyük grubu olan plastiklerin ilk ürünü ,1868 de Amerika'da John Wesley Hyatt tarafından pamuk selülozunu nitrik asit ve kamfor ile etkileştirilerek hazırlanan yarı sentetik polimerdi.
• 1900’lü yıllarda İtalya’da Direkt Kaplama işlemiyle mezure üretildi. Takip eden yıllarda 1. dünya savaşı esnasında Almanlar ilk U-Boat modelini ürettiler. Ancak dış etkenlere karşı son derece dayanıksızdı.
• 1920-1930 yılları arasında Alman kimyacı H. Staudinger “Makromolekül” hipotezini ortaya attı ve deneysel olarak ispatladı. İşte bu tarihten sonra polimer kimyası dünyada bir devrim yarattı.
• 1960’lı yıllarda kumaş ve plastik özelliklerini aynı anda içeren bir yapıdan bahsedilmeye başlandı. Yüzey, doğal deri efekti verirken sağlamlığını kumaş sağlıyordu. Bu yıllarda “Transfer Kaplama” ortaya çıktı. O yıllarda kullanılan transfer kağıtları en fazla 100 ºC'ye dayanıklıydı. Teknolojinin ve malzeme bilgisinin gelişimiyle suni deri uygulamaları bugünkü halini aldı.
• GİYECEKLERİMİZ :
Belki de birçoğumuz ayakkabılarımızın polimer bir malzemeden yapılmış olduğunu hiç düşünmemiştik. Kiminin derisi farklı kiminin altının yumuşaklığı farklıdır. Deriden bahsediyorsak derinin kendisi doğal bir polimerdir. Yürüyüş botlarının pek çoğunun altı poliüretandan yapılmıştır. Bazılarının yapısında PVC'ye rastlanır. Bazen de naylondan yapılmış ürünleri kullanırız. Üzerimize giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün , pamuklu (selüloz) doğal polimerik maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi pekçok polimerik ürün kullanırız.
Yalnızca günlük hayatımızda her gün kullandığımız giyeceklerin yanısıra denizde de kullanılacak pek çok ürün polimerik malzemelerden yapılmıştır. Kloropren ve poliüretan ürünler bunlara örnektir.
• AMBALAJLAMA , KORUMA VE BAZI ÜRÜNLER :
Bugün ürünlerin korunması ve taşınmasında kullanılan ambalajlama kendi başına bir alan olmuştur. Bunu en basit şekliyle bir süpermarkete girerseniz açıkça görebilirsiniz. Hemen hemen tüm ürünler paketlenmişlerdir. Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hemen hepsi polimerik malzemelerden hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden , polyesterden veya polietilenden yapılmıştır.
Çocuk pedlerinde su sızdırmaz polietilen veya doğal kauçuk kullanılır. Fakat belki de Pedin en önemli kısmı poliakrilik asit kısmıdır. Kendi ağırlığından çok daha fazla suyu absorbe edebilir.
Şampuanlarda hidroksietilselüloz bulunur. Saç spreylerinde ise ; polivinilprolidondan yararlanılır.
• FOTOĞRAFÇILIK , GÖZLÜKLER VE LENSLER :
Fotoğraf filmleri eskiden selüloznitrattan yapılırdı. Daha sonraları kolayca yanan bu ürün yerini, selüloz asetata daha sonra o da yerini polyestere bıraktı.
Bugün fotoğrafçılıkta kullanılan sert ve şeffaf renkli filtreler polikarbonattan yapılmaktadır.
Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır.Araba farları da çoğu kez akrilatlardan hazırlanmaktadır.
• EV YAPI MALZEMELERİ :
Evlerimizde en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri , temel elemanı selüloz olan ağaç malzemelerdir.PVC borular evlerdeki su tesisatının en önemli elemanlarıdır. Evdeki elektrik tesisatındaki bakır teller dışındaki hemen her şey polimerik malzemelerden yapılmıştır. PVC kapı ve pencereler ucuz ve ısı yalıtımındaki avantajları nedeniyle binaların büyük bölümlerinde kullanılmaktadır. Bazı çatlak ya da deliklerdeki su geçirmezliği sağlamak amacıyla silikonları da sık sık kullanırız.
Ayrıca ev dekorasyonu ve döşemesinde kullanılan pekçok polimerik ürün vardır. Yer döşemesinde kullanılan lekelenmeye dirençli politetrafloroetilenden yapılmış halıların yanısıra pekçok halı tipini kullanırız.
Akrilik lateks boyalar polimetilmetakrilat bazen polivinilasetat kopolimeri içerirler.
• TAŞIMACILIKTA :
Modern bir otomobilde; lastikler , lastik fiberleri , döşemeler ve boya hariç yaklaşık 150 kg polimer madde kullanılır.
Uçaklarda yakıttan tasarruf edebilmek için metal kullanımı hızla azaltılmaktadır. Çünkü polimerik maddeler metallerden daha hafiftir. Daha hafif oldukları içinde havadayken metallere göre daha az yakıt harcanmasını gerektirirler.
• BİZ VE SAĞLIK :
Eğer tek hücreli canlılardan , çok hücreli canlılara kadar temel yapının ne olduğunu sorgulayacak olursak, temel yapı bilgisini taşıyan DNA veya RNA’nın temelde 20 kadar aminoasit ve bunları birbirlerine bağlayan fosfat bağlarından meydana geldiğini görürüz. Gerçi organizmada bulunan amino asitlerin sayısı daha fazladır. Ama yine de canlılardaki bu çeşitlilik amino asit sıralamasındaki değişiklikten ve konformasyonlarından kaynaklanmaktadır. Ayrıca hangi organı düşünürsek düşünelim onun tekrarlanan moleküler yapılardan oluştuğunu görürüz. Dolayısıyla günümüzde yapay doku çalışmalarında polimerlerin önemi her geçen gün daha da artmaktadır.
Polimerlerin kullanıldığı pekçok yer belirtilirken karşımıza hemen hergün çıkan ürünlerden yalnızca bir kısmı ele alınmıştır. Eğer etrafımıza daha dikkatli bakarsak , sözünü ettiğimiz ürünlerden çok daha fazlasını görebiliriz.
Polimer kimyasının önemini vurgulamak için söylenilecek son söz , belki de; ABD de kimyasal araştırmalar için ayrılan bütçenin üçte birinden daha fazlasının polimer kimyası araştırmalarına ayrıldığını belirtmek olabilir
Canlıların yaşam sürecinde önemli rol oynayan pek çok organik polimer olduğu gibi , doğada da pek çok inorganik polimer bulunur. Ayrıca laboratuvarlarda çeşitli yöntemler kullanılarak çok sayıda yapay polimer üretilmiştir. Laboratuvarlarda üretilen bu yapay polimerler günümüzde bir çok sanayi ürününün üretilmesinde kullanılır. Örnek olarak , bize en uygun olan polimerler PVC (Poli Vinil Klorür) ve PU (Poli Üretan) , termoplastik sınıfına giren polimerlerdir. Camlaşma sıcaklığının üstündeki sıcaklıklara ısıtıldıklarında yumuşayabilirler ve işlenebilir özelliğe sahiptirler. Soğutuldukları zaman ise istenilen şekilde sertleşirler. Fakat ısıtıldıkları zaman tekrar yumuşarlar ve eğer istenirse tekrar şekillendirilebilirler. Böylece defalarca şekillendirilebilirler. PVC , plastikleştirilip işlendiği zaman kararlı , kuru ve esnek bir özelliğe sahip olurlar.
Bazı önemli polimerlerin ilk üretim yılları:
1930 Styrene-butadiene rubber
1936 Poly(vinyl chloride)
1936 Polychloroprene (neoprene)
1936 Poly(methyl methacrylate)
1936 Poly(vinyl acetate)
1937 Polystyrene
1939 66-Nylon
1941 Polytetrafluoroethylene
1942 Unsaturated polyesters
1943 Polyethylene, branched
1943 Butyl rubber
1943 6-Nylon
1943 Silicones
1944 Poly(ethylene terephthalate)
1947 Epoxies
1948 ABS resins
1955 Polyethylene, linear
1956 Polyoxymethylene
1957 Polypropylene
1957 Polycarbonate
1964 lonomer resins
1965 Polyimides
1970 Thermoplastic elastomers
1974 Aromatic polyamides
POLiMER KiMYASININ KISA TARiHi :
• Kızılderililer başlangıçta sıvı olan kauçuğun özsuyu ile ayaklarını kapladıktan sonra havadaki oksijenin etkisi ile bazı noktalardan bu moleküller birbirlerine bağlanırlardı. Bu bağlanmalar nedeniyle artık moleküller birbirlerinden kolayca ayrılamazlar , böylece sıvıdan katı duruma geçilir. Fakat bu katı biraz özeldir. Bu katı yapı içerisinde küçük moleküler hareket edebilirler ve tüm yapıda hareketlidir. Yapının bir balık ağı gibi davrandığı düşünülebilir. Bu nedenle bu yapı kısmen katı kısmen sıvı gibi davranır. Bu madde kauçuk olarak adlandırılır. Bununla beraber bu kauçuk ayakkabı bir gün içerisinde dağılırdı. Çünkü havadaki oksijen ilk olarak molekülleri birbirine bağlamasına karşın bir süre sonra oksijen, zincirleri kesmeye baslar ve birgün sonunda da yapı dağılırdı.
• Çinliler’in 1400'lü yıllarda yaptıkları , balmumuna daldırılmış kumaştan şemsiye , daha sonra “Direkt Kaplama” olarak isimlendirilecek işlemin tarihteki ilk uygulamasıydı. Kumaşın tamamiyle farklı bir malzemeyle kaplanarak (birleştirilerek) işlevini daha iyiye götürme fikri böyle oluştu.
• Bugün kullandığımız PVC ve PU gibi polimerlerin atası 1839 yılında Goodyear tarafindan üretildi. Goodyear, kükürtle vulkanize edilmiş kauçuk olan Libonit’i üretti. 1849 yılında Charles Goodyear kauçuk ağacının özsuyunu kükürt ile kaynattığında esnek , sağlam siyaha yakın bir madde elde etti. Goodyear'ın bu buluşu halen üretimdedir , fakat o yıllarda henüz polimer kavramı ortaya atılmamıştı.
• Polimerlerin ikinci büyük grubu olan plastiklerin ilk ürünü ,1868 de Amerika'da John Wesley Hyatt tarafından pamuk selülozunu nitrik asit ve kamfor ile etkileştirilerek hazırlanan yarı sentetik polimerdi.
• 1900’lü yıllarda İtalya’da Direkt Kaplama işlemiyle mezure üretildi. Takip eden yıllarda 1. dünya savaşı esnasında Almanlar ilk U-Boat modelini ürettiler. Ancak dış etkenlere karşı son derece dayanıksızdı.
• 1920-1930 yılları arasında Alman kimyacı H. Staudinger “Makromolekül” hipotezini ortaya attı ve deneysel olarak ispatladı. İşte bu tarihten sonra polimer kimyası dünyada bir devrim yarattı.
• 1960’lı yıllarda kumaş ve plastik özelliklerini aynı anda içeren bir yapıdan bahsedilmeye başlandı. Yüzey, doğal deri efekti verirken sağlamlığını kumaş sağlıyordu. Bu yıllarda “Transfer Kaplama” ortaya çıktı. O yıllarda kullanılan transfer kağıtları en fazla 100 ºC'ye dayanıklıydı. Teknolojinin ve malzeme bilgisinin gelişimiyle suni deri uygulamaları bugünkü halini aldı.
POLiMERLERİN EKONOMİ ALANLARI:
• GİYECEKLERİMİZ :
Belki de birçoğumuz ayakkabılarımızın polimer bir malzemeden yapılmış olduğunu hiç düşünmemiştik. Kiminin derisi farklı kiminin altının yumuşaklığı farklıdır. Deriden bahsediyorsak derinin kendisi doğal bir polimerdir. Yürüyüş botlarının pek çoğunun altı poliüretandan yapılmıştır. Bazılarının yapısında PVC'ye rastlanır. Bazen de naylondan yapılmış ürünleri kullanırız. Üzerimize giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün , pamuklu (selüloz) doğal polimerik maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi pekçok polimerik ürün kullanırız.
Yalnızca günlük hayatımızda her gün kullandığımız giyeceklerin yanısıra denizde de kullanılacak pek çok ürün polimerik malzemelerden yapılmıştır. Kloropren ve poliüretan ürünler bunlara örnektir.
• AMBALAJLAMA , KORUMA VE BAZI ÜRÜNLER :
Bugün ürünlerin korunması ve taşınmasında kullanılan ambalajlama kendi başına bir alan olmuştur. Bunu en basit şekliyle bir süpermarkete girerseniz açıkça görebilirsiniz. Hemen hemen tüm ürünler paketlenmişlerdir. Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hemen hepsi polimerik malzemelerden hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden , polyesterden veya polietilenden yapılmıştır.
Çocuk pedlerinde su sızdırmaz polietilen veya doğal kauçuk kullanılır. Fakat belki de Pedin en önemli kısmı poliakrilik asit kısmıdır. Kendi ağırlığından çok daha fazla suyu absorbe edebilir.
Şampuanlarda hidroksietilselüloz bulunur. Saç spreylerinde ise ; polivinilprolidondan yararlanılır.
• FOTOĞRAFÇILIK , GÖZLÜKLER VE LENSLER :
Fotoğraf filmleri eskiden selüloznitrattan yapılırdı. Daha sonraları kolayca yanan bu ürün yerini, selüloz asetata daha sonra o da yerini polyestere bıraktı.
Bugün fotoğrafçılıkta kullanılan sert ve şeffaf renkli filtreler polikarbonattan yapılmaktadır.
Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır.Araba farları da çoğu kez akrilatlardan hazırlanmaktadır.
• EV YAPI MALZEMELERİ :
Evlerimizde en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri , temel elemanı selüloz olan ağaç malzemelerdir.PVC borular evlerdeki su tesisatının en önemli elemanlarıdır. Evdeki elektrik tesisatındaki bakır teller dışındaki hemen her şey polimerik malzemelerden yapılmıştır. PVC kapı ve pencereler ucuz ve ısı yalıtımındaki avantajları nedeniyle binaların büyük bölümlerinde kullanılmaktadır. Bazı çatlak ya da deliklerdeki su geçirmezliği sağlamak amacıyla silikonları da sık sık kullanırız.
Ayrıca ev dekorasyonu ve döşemesinde kullanılan pekçok polimerik ürün vardır. Yer döşemesinde kullanılan lekelenmeye dirençli politetrafloroetilenden yapılmış halıların yanısıra pekçok halı tipini kullanırız.
Akrilik lateks boyalar polimetilmetakrilat bazen polivinilasetat kopolimeri içerirler.
• TAŞIMACILIKTA :
Modern bir otomobilde; lastikler , lastik fiberleri , döşemeler ve boya hariç yaklaşık 150 kg polimer madde kullanılır.
Uçaklarda yakıttan tasarruf edebilmek için metal kullanımı hızla azaltılmaktadır. Çünkü polimerik maddeler metallerden daha hafiftir. Daha hafif oldukları içinde havadayken metallere göre daha az yakıt harcanmasını gerektirirler.
• BİZ VE SAĞLIK :
Eğer tek hücreli canlılardan , çok hücreli canlılara kadar temel yapının ne olduğunu sorgulayacak olursak, temel yapı bilgisini taşıyan DNA veya RNA’nın temelde 20 kadar aminoasit ve bunları birbirlerine bağlayan fosfat bağlarından meydana geldiğini görürüz. Gerçi organizmada bulunan amino asitlerin sayısı daha fazladır. Ama yine de canlılardaki bu çeşitlilik amino asit sıralamasındaki değişiklikten ve konformasyonlarından kaynaklanmaktadır. Ayrıca hangi organı düşünürsek düşünelim onun tekrarlanan moleküler yapılardan oluştuğunu görürüz. Dolayısıyla günümüzde yapay doku çalışmalarında polimerlerin önemi her geçen gün daha da artmaktadır.
Polimerlerin kullanıldığı pekçok yer belirtilirken karşımıza hemen hergün çıkan ürünlerden yalnızca bir kısmı ele alınmıştır. Eğer etrafımıza daha dikkatli bakarsak , sözünü ettiğimiz ürünlerden çok daha fazlasını görebiliriz.
Polimer kimyasının önemini vurgulamak için söylenilecek son söz , belki de; ABD de kimyasal araştırmalar için ayrılan bütçenin üçte birinden daha fazlasının polimer kimyası araştırmalarına ayrıldığını belirtmek olabilir
