Polimer Malzeme Nedir?

Metalurji ve Malzeme Mühendislerinin "uzun zincirli yapılar", konuya oldukça uzak olanların ise "plastikler" olarak tanımladığı polimerler, her iki cevabı da doğrular.

Polimerlerin moleküler yapıları iç içe geçmiş oldukça uzun zincirlerden oluşur. Bu nedenle moleküler ağırlıkları da oldukça fazladır. Birçok farklı elementten oluşabildikleri gibi yapılarında genellikle karbon, oksijen ve azot bulunur.

Peki bu uzun zincirler tam olarak neyi ifade eder?

Bir polimer, monomer adı verilen küçük moleküllerin polimerizasyonu (kimyasal bir reaksiyon) ile elde edilir. Monomerler, zincirde tekrarlayan birimdir. Zincirler ise polimeri oluşturur.

Monomer ve polimer yapı

Bir örnek üzerinden ilerleyelim: 

Polietilen, etilen monomerinin polimerizasyonu ile elde edilir.

Etilen monomeri ve polietilenin kimyasal gösterimi

Etilen monomeri, polietilen zincirinde sürekli tekrarlayan birimdir. Yapısında bulunan iki karbonun arasındaki çift bağ diğer etilen monomeri ile bağ yapmak için tek bağa dönüşür. Kimyasal formülde gösterilirken de son hali parantez içinde, parantezin sağ altında n harfi bulunma koşuluyla gösterilir. n, birimin tekrarlanma sayısıdır.

Eğer yapıdaki monomer tek bir türden oluşuyorsa polimer yapı homopolimer; iki ya da daha fazla türden oluşuyorsa polimer yapı kopolimer adını alır.

Bu malzemeler yüksek tokluk, esneklik, korozyona karşı direnç ve iletkenlik eksikliği (ısı ve elektrik) gibi özelliklere sahip olup düşük maliyetle üretilirler fakat maliyet, yüksek performanslı mühendislik polimerleri ve iletken polimerler gibi son zamanlarda geliştirilmiş polimerlerde artar.

Sınıflandırma

Bu malzemeleri birçok farklı yönden sınıflandırabiliriz. 

Örneğin doğada bulunma durumlarına göre doğal ve sentetik olarak; zincir yapılarına göre lineer, dallanmış, ağ yapılı ve çapraz bağlı olarak; ısıl davranışlarına göre ise termoset ve termoplastik olarak sınıflandırabiliriz.

• Protein ve enzimler doğal polimerlerden; polietilen, polivinil klorür ise sentetik polimerlerdendir.

• Zincir yapıları aşağıdaki gibi farklı şekillerde oluşabilir ve her farklı şekil, farklı özellikler belirtir.

Zincir yapıları

• Isıl davranışları ise termoset ve termoplastikler olarak ayrılır. Termoset yapıda zincirlerin arasında kovalent bağlar bulunur, böylece aldıkları şekli ısıtıldıklarında korurlar; yeniden işlenemezler. Termoplastikler ise tam tersidir; aldıkları şekli koruyamaz ve ısı altında eriyebilirler, zincirlerin arasında kovalent bağlar yoktur.

Özellikler

Metal ve seramik malzemelerin aksine polimerlerin erime sıcaklıkları ve bu nedenle de dayanımı düşüktür. Ayrıca düşük yoğunluklu, sünek ve bükülebilir yapıları ile kolayca karmaşık şekillere dönüştürülebilirler. Elektriksel ve termal yalıtkandırlar fakat elektriksel iletkenlik kazandırılabilen türleri vardır. Kimyasallara karşı dirençli ya da bulundukları ortamda inert davranış gösterirler.

Bu tür özellikleri polimer malzemelerin kullanım alanını genişletir ve kimi uygulamalarda metal ve seramik malzemelerin yerini ekonomik olmasıyla alır.