İçeriğe atla

Polimerlerin kristalizasyonu

Polimerlerin kristalizasyonu, moleküler zincirlerinin kısmi hizalanmasıyla ilişkili bir işlemdir. Bu zincirler birlikte katlanır ve sferülit adı verilen daha büyük küresel yapılar oluşturan lamel adı verilen düzenli bölgeler oluşturmaktadır.[1][2] Polimerler, erime, mekanik gerdirme veya çözücü buharlaşmasından soğutma üzerine kristalleşebilmektedir. Kristalleşme, polimerin optik, mekanik, termal ve kimyasal özelliklerini etkilemektedir. Kristallik derecesi farklı analitik yöntemlerle tahmin edilmektedir ve genellikle "yarı kristal" olarak adlandırılan kristalize polimerlerle tipik olarak %10 ile %80 arasında değişmektedir. Yarı kristalli polimerlerin özellikleri, sadece kristallik derecesi ile değil, aynı zamanda moleküler zincirlerin boyutu ve yönü ile de belirlenmektedir.

Kristalleşme mekanizmaları

Eriyikten katılaşma

Amorf ve yarı kristalli polimerlerde moleküler zincirlerin düzenlenmesidir.

Polimerler, eriyik içinde düzensiz, birbirine dolanmış bobinler oluşturan uzun moleküler zincirlerden oluşmaktadır. Bazı polimerler donma üzerine böyle düzensiz bir yapıyı korur ve kolayca amorf katılara dönüşmektedir. Diğer polimerlerde, zincirler donma üzerine yeniden düzenlenir ve tipik boyutu 1 mikrometre olan kısmen düzenli bölgeler oluşturmaktadır.[3] Polimer zincirlerinin paralel olarak hizalanması enerji açısından uygun olsa da, bu tür bir hizalama, dolaşıklık tarafından engellenmektedir. Bu nedenle, sıralı bölgeler içinde polimer zincirleri hem hizalanmaktadır hem de katlanmaktadır. Dolayısıyla bu bölgeler ne kristal ne de amorftur ve yarı kristal olarak sınıflandırılmaktadır. Yarı kristal polimerlere örnek olarak lineer polietilen (PE), polietilen tereftalat (PET), politetrafloroetilen (PTFE) veya izotaktik polipropilen (PP) verilebilmektedir.[4]

İzotaktik polipropilenin yapısıdır.

Polimerlerin kristalleşip kristalleşemeyeceği moleküler yapılarına bağlıdır - düzenli aralıklarla yan gruplara sahip düz zincirlerin varlığı kristalleşmeyi kolaylaştırmaktadır. Örneğin, kristalizasyon, izotaktikte ataktik polipropilen formundan çok daha kolay gerçekleşmektedir. Ataktik polimerler, polivinil de olduğu gibi yan gruplar çok küçük olduğunda kristalleşmektedir ve kauçuk veya silikon gibi büyük ikameler durumunda kristalleşmemektedir.[4]

Çekirdeklenme

Ataktik polipropilenin yapısıdır.

Çekirdeklenme, ısı hareketinin bir sonucu olarak bazı zincirlerin veya bunların segmentlerinin paralel olarak meydana geldiği küçük, nanometre boyutundaki alanlarla başlamaktadır. Bu tohumlar, termal hareket moleküler düzeni bozarsa ayrışabilmektedir veya tane boyutu belirli bir kritik değeri aşarsa daha da büyüyebilmektedir.[4][5]

Eriyikten kristalizasyon sırasında lamel oluşmaktadır. Ok, sıcaklık gradyanının yönünü göstermektedir.

Termal mekanizmanın yanı sıra çekirdeklenme, polimerdeki safsızlıklar, boyalar, plastikleştiriciler, dolgu maddeleri ve diğer katkı maddelerinden güçlü bir şekilde etkilenir. Buna heterojen çekirdeklenme de denir. Bu etki tam olarak anlaşılamamıştır ve düzensizdir, bu nedenle aynı katkı maddesi bir polimerde çekirdeklenmeyi teşvik edebilmektedir. İyi çekirdekleştirici ajanların çoğu, polimer katılaşmasının katılaşma sıcaklığında kendileri kristal olan organik asitlerin metal tuzlarıdır.[5]

Eriyikten kristal büyümesi

Kristal büyümesi, katlanmış polimer zincir bölümlerinin daha fazla eklenmesiyle elde edilmektedir ve yalnızca erime sıcaklığı Tm' nin altındaki ve cam geçiş sıcaklığı Tg' nin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelmektedir. Daha yüksek sıcaklıklar moleküler düzeni bozmaktadır ve camsı geçiş sıcaklığının altında moleküler zincirlerin hareketi donmaktadır.[6] Bununla birlikte, ikincil kristalleşme, aylar ve yıllar ölçeğinde Tg' nin altında bile ilerleyebilmektedir. Bu işlem, polimerlerin mekanik özelliklerini etkilemektedir ve hizalanmış polimer zincirlerinin daha kompakt bir şekilde paketlenmesi nedeniyle hacimlerini azaltmaktadır.[4][7]

Zincirler, çeşitli van der Waals kuvvetleri aracılığıyla etkileşime girmektedir. Etkileşim gücü, paralel zincir segmentleri arasındaki mesafeye bağlıdır ve polimerin mekanik ve termal özelliklerini belirlemektedir.[8]

Bir sferülitin şematik modelidir. Siyah oklar moleküler hizalama yönünü göstermektedir.

Kristal bölgelerin büyümesi tercihen en büyük sıcaklık gradyanı yönünde meydana gelmektedir ve bu yüzeylerdeki amorf katlanmış kısımlar tarafından lamellerin üstünde ve altında bastırılmaktadır. Güçlü bir eğim durumunda, büyüme tek yönlü, dendritik bir karaktere sahiptir.[9] Bununla birlikte, sıcaklık dağılımı izotropik ve statik ise, lameller radyal olarak büyümektedir ve sferülitler adı verilen daha büyük yarı küresel kümeler oluşturulmaktadır. Sferülitler yaklaşık 1 ile 100 mikrometre arasında bir boyuta sahiptir ve bir optik mikroskopta çapraz polarizörler arasında gözlemlendiğinde çok çeşitli renkli desenler (bakınız, örneğin ön resimler) oluştururmaktadır ve bunlar genellikle "malta haçı" desenini ve diğer polarizasyonu içermektedir.[2][4][5]

Germe yoluyla kristalizasyon

Gerilme yoluyla kristalizasyon üzerine molekül zincirlerinin düzenlenmesidir.

Yukarıdaki mekanizma, plastik bileşenlerin enjeksiyonla kalıplanması için önemli olan eriyikten kristalleşmeyi dikkate almıştır. Başka bir kristalleşme türü, elyaf ve film yapımında kullanılan ekstrüzyon üzerine meydana gelmektedir. Örneğin, fiberin gücü uzunlamasına yönde büyük ölçüde artmaktadır ve optik özellikler fiber ekseni boyunca ve ona dik büyük anizotropi göstermektedir. Bu tür anizotropi, küresel dolgulara kıyasla karbon nanotüpler gibi çubuk benzeri dolgu maddelerinin varlığında daha fazla güçlenmektedir.[10] Polimer mukavemeti sadece ekstrüzyonla değil, plastik tank ve PET şişe üretiminde kullanılan şişirme ile de arttırılmaktadır.[8] Eriyikten kristalleşmeyen bazı polimerler, germe yoluyla kısmen hizalanabilmektedir.[11] Gerilmeden amorf olan bazı elastomerler, gerilme üzerine hızlı kristalleşmeye uğramaktadır.

Çözeltiden kristalizasyon

Polimerler ayrıca bir çözeltiden veya bir çözücünün buharlaştırılmasıyla kristalleşebilmektedir. Bu işlem seyreltme derecesine bağlıdır: seyreltik çözeltilerde moleküler zincirlerin birbirleriyle hiçbir bağlantısı yoktur ve çözeltide ayrı bir polimer bobinleri olarak bulunmaktadır. Çözücü buharlaşması yoluyla meydana gelebilecek konsantrasyon artışı, eriyikten kristalleşmede olduğu gibi moleküler zincirler arasında etkileşime ve olası bir kristalleşmeye neden olmaktadır.[12] Çözeltiden kristalizasyon, en yüksek derecede polimer kristalliği ile sonuçlanabilmektedir. Örneğin, son derece lineer polietilen, seyreltik bir çözeltiden kristalleştirildiğinde, 10-20 nm civarında bir kalınlığa sahip trombosit benzeri tek kristaller oluşturabilmektedir. Kristal şekli, içi boş piramitler, spiraller ve çok katmanlı dendritik yapılar dahil olmak üzere diğer polimerler için daha karmaşık olabilmektedir.[2]

Çok farklı bir süreç yağıştır; tek tek monomerleri çözen ancak sonuçtaki polimeri çözmeyen bir çözücü kullanılmaktadur. Belirli bir polimerizasyon derecesine ulaşıldığında, polimerize ve kısmen kristalize olan ürün çözeltiden çökelmektedir. Kristalleşme hızı, nükleer manyetik rezonans gibi çözünmüş fraksiyonu seçici olarak araştıran bir teknikle izlenebilmektedir.[12]

Sınırlı kristalizasyon

Polimerler bir izotropik, eriyik yığınından veya konsantre çözeltiden kristalleştiğinde, kristalli lameller (10 ila 20 nm kalınlığında) tipik olarak yukarıda gösterildiği gibi küresel bir morfolojide düzenlenmektedir. Bununla birlikte, polimer zincirleri, birkaç on nanometre boyutlarında, katmanlı kristal kalınlığına veya dönme yarıçapına benzer veya daha küçük bir alana hapsedildiğinde, çekirdeklenme ve büyüme önemli ölçüde etkilenebilmektedir. Örnek olarak, bir polimer sınırlı bir ultra ince tabakada kristalleştiğinde, katmanlı kristallerin izotropik küresel organizasyonu engellenmektedir ve hapsetme benzersiz katmanlı kristal yönelimleri üretebilmektedir.[13] Bazen zincir hizalaması katman düzlemine paraleldir ve kristaller “kenarda” lamel olarak düzenlenmektedir. Diğer durumlarda, katmanlara dik zincir yönelimli "düzlem içi" lameller gözlenmektedir. Kapalı polimerlerin benzersiz kristal oryantasyonu, anizotropik özellikler kazandırmaktadır. Bir örnekte, büyük, düzlem içi polimer kristalleri, nano tabakalı filmlerin gaz geçirgenliğini neredeyse 2 büyüklük mertebesinde azaltmaktadır.[13]

Yarı kristal polimerlerin özellikleri

Termal ve mekanik özellikler

Camsı geçiş sıcaklıklarının altında amorf polimerler, moleküllerinin düşük hareketliliği nedeniyle genellikle sert ve kırılgandır. Sıcaklığın arttırılması, tipik kauçuk elastik özellikleriyle sonuçlanan moleküler hareketi indüklenmektedir. Tg' nin üzerindeki sıcaklıklarda bir polimere uygulanan sabit bir kuvvet, viskoelastik bir deformasyona neden olmaktadır, yani polimer sürünmeye başlamaktadır. Amorf polimerler için genellikle camsı geçiş sıcaklığının hemen altında ısı direnci verilmektedir.[14]

Yarı kristalli polimerlerdeki nispeten güçlü moleküller arası kuvvetler, cam geçiş sıcaklığının üzerinde bile yumuşamayı önlemektedir. Elastik modülleri yalnızca yüksek (erime) sıcaklıkta önemli ölçüde değişmektedir.[4] Aynı zamanda kristallik derecesine de bağlıdır: daha yüksek kristallik, daha sert ve termal olarak daha kararlı, ancak aynı zamanda daha kırılgan bir malzeme ile sonuçlanırken, amorf bölgeler belirli bir esneklik ve darbe direnci sağlamaktadır.[2][5] Yarı kristal polimerlerin bir diğer karakteristik özelliği, moleküler hizalama yönü boyunca ve ona dik olan mekanik özelliklerinin güçlü anizotropisidir.[15]

Yarı kristalli bir polimerde cam geçiş sıcaklığının üzerinde amorf zincirler sünektir ve plastik olarak deforme olabilmektedir. Polimerin kristal bölgeleri amorf bölgelerle bağlanmaktadır. Bağ molekülleri, uygulanan bir yük altında amorf ve kristal fazların ayrılmasını engellemektedir. Bir çekme gerilimi uygulandığında, yarı kristalli polimer önce elastik olarak deforme olmaktadır. Kristal bölgeler uygulanan stresten etkilenmeden kalırken, amorf fazın moleküler zincirleri gerilmektedir. Daha sonra kristal bölgelerin plastik deformasyonunun başlangıcını ifade eden akma meydana gelmektedir.[16]

Yarı kristalli verim için moleküler mekanizma, dislokasyon hareketi yoluyla malzemenin kristal bölgelerinin deformasyonunu içermektedir. Dislokasyonlar, polimerde kaba veya ince kaymalara neden olmaktadır ve kristalin parçalanmaya ve akmaya yol açmaktadır.[17] İnce kayma, çok sayıda düzlemde meydana gelen az miktarda kayma olarak tanımlanmaktadır. Tersine, kaba kayma, birkaç düzlemde büyük miktarda kaymadır. Akma gerilmesi, dislokasyonların yaratılması ve bunların harekete karşı dirençleri ile belirlenmektedir.[18]

Akmadan sonra, amorf bölgede bir boyun oluşur ve numune uzunluğu boyunca yayılmaktadır. Boyunlama sırasında, düzensiz zincirler gerilme yönü boyunca hizalanmaktadır ve moleküler yeniden yönlendirme nedeniyle güçlenme gösteren düzenli bir yapı oluşturmaktadır. Akış gerilimi artık boyun yayılımını takiben önemli ölçüde artmaktadır. Mekanik anizotropi artmaktadır ve elastik modül, çekme yönünde gözlenen yüksek modül ile farklı yönler boyunca değişmektedir. Çekilmiş yarı kristalli polimerler, moleküler zincirlerin stres kaynaklı sıralamasından dolayı en güçlü polimerik malzemelerdir.[19]

Boşluklar gibi diğer kusurlar, çekme gerilimi altında yarı kristalli polimerde meydana gelmektedir ve boyun oluşumunu tetikleyebilmektedir. Boşluklar, küçük açılı x-ışını saçılması yoluyla gözlemlenebilmektedir. Özellikle, basınç gerilimi veya kesme altında kavitasyon gözlenmemektedir. Kanıtlar, kavitasyonun aynı zamanda akma başlangıcını da etkilediğini göstermektedir. Boşluklar, amorf fazın kırılmasıyla ilişkilidir. Kristal fazın gücü, kavitasyonun akmadaki önemini belirlemektedir. Kristal yapılar zayıfsa, kolayca deforme olmaktadır ve verimle sonuçlanmaktadır. Güçlü kristal bölgeleri olan yarı kristalli polimerler, deformasyona ve kavitasyona direnmektedir, amorf fazda boşlukların oluşumuna yol açmaktadır, akmayı sağlamaktadır.[17]

Kristal malzemelerde olduğu gibi, mekanik özellikleri değiştirmek için yarı kristal polimerlere parçacıklar eklenebilmektedir. Kristal malzemelerde parçacıkların eklenmesi, dislokasyon hareketini engellemek ve malzemeyi güçlendirmek için çalışmaktadır. Bununla birlikte, birçok yarı kristal polimer için parçacık dolgu maddeleri malzemeyi zayıflatmaktadır. Partiküllerin polimerlerde sertleştirme etkisine sahip olması için partiküller arası matris bağ kalınlığının belirli bir eşikten daha küçük olması gerektiği öne sürülmüştür. Kristalin polimerler polipropilen ve polietilen partikül güçlendirme göstermektedir.[20]

Plastikler viskoelastik malzemelerdir, yani uygulanan stres altında deformasyonları zamanla artmaktadır (sürünme). Bu nedenle plastiklerin elastik özellikleri, testin zaman ölçeğine göre kısa süreli davranışa (dakikalar süren çekme testi gibi), şok yüklemeye, uzun süreli ve statik yükleme altındaki davranışa ve ayrıca titreşime göre ayırt edilmektedir.[21]

Optik özellikler

Kristalin polimerler, kristal ve amorf bölgeler arasındaki sayısız sınırda ışık saçılması nedeniyle genellikle opaktır. Örneğin, ataktik polipropilen genellikle amorf ve saydamdır, kristalliği ~%50 olan sindiyotaktik polipropilen ise opaktır.[22] Kristallik ayrıca polimerlerin boyanmasını da etkilemektedir: kristalli polimerlerin boyanması amorf olanlara göre daha zordur çünkü boya molekülleri amorf bölgelere daha kolay nüfuz etmektedir.[23]

Kaynakça

  1. ^ Andrew Keller (1952). "Morphology of crystallizing polymers". Nature. 169(4309): 913–914. Bibcode:1952Natur.169..913K. doi:10.1038/169913a0. S2CID 4255757.
  2. ^ a b c d Carraher, Charles E., Jr. (2003). Seymour/Carraher's polymer chemistry. 6th ed., rev. and expanded. Raymond B. Seymour. New York: M. Dekker. ISBN 0-8247-0806-7. OCLC 54677603. 
  3. ^ Sawyer, Linda C. (2008). Polymer microscopy. 3rd ed. David T. Grubb, Gregory Frederick Meyers. New York: Springer. ISBN 978-0-387-72627-4. OCLC 311507402. 
  4. ^ a b c d e f Ehrenstein, Gottfried W. (2001). Polymeric materials : structure, properties, applications. R. P. Theriault. Munich: Hanser. ISBN 1-56990-310-7. OCLC 44972260. 
  5. ^ a b c d Werkstoffkunde Kunststoffe. 5.. völlig überarb. Aufl. Georg Menges. München. 2002. ISBN 978-3-446-21257-2. OCLC 76257107. 
  6. ^ Technische Thermoplaste / 4. Polyamide. Wolfgang Alewelt. München: Hanser. 1998. ISBN 3-446-16486-3. OCLC 613632787. 
  7. ^ Kunststoff-Lexikon. 9., aktualisierte und erw. Aufl. W. Woebcken, H. B. P. Gupta. München: C. Hanser. 1998. ISBN 3-446-17969-0. OCLC 40365577. 
  8. ^ a b Weißbach, Wolfgang (2007). Werkstoffkunde : Strukturen, Eigenschaften, Prüfung. 16., überarbeitete Auflage. Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlag GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden. ISBN 978-3-8348-0295-8. OCLC 845259764. 
  9. ^ Dendrite in the IWF Knowledge and Media gGmbH (videos and articles on the dendritic crystallization of polypropylene)
  10. ^ Macromolecules. American Chemical Society (ACS). 
  11. ^ Thielen, Michael (2006). Blasformen von Kunststoffhohlkörpern. Peter Gust, Klaus Hartwig. München. ISBN 978-3-446-22671-5. OCLC 162329135. 
  12. ^ a b J. Lehmann (1966). "The observation of the crystallization of high polymer substances from the solution by nuclear magnetic resonance". Colloid & Polymer Science. 212 (2): 167–168. doi:10.1007/BF01553085. S2CID 96640893.
  13. ^ a b Wang, Haopeng; Jong K. Keum; Anne Hiltner; Eric Baer; Benny Freeman; Artur Rozanski; Andrzej Galeski (6 February 2009). "Confined Crystallization of Polyethylene Oxide in Nanolayer Assemblies". Science. 323(5915): 757–760. Bibcode:2009Sci...323..757W.
  14. ^ Nentwig, Joachim (2006). Kunststoff-Folien Herstellung - Eigenschaften - Anwendung. 3. Aufl. München. ISBN 978-3-446-40390-1. OCLC 163389255. 
  15. ^ Bonnet, Martin (2009). Kunststoffe in der Ingenieuranwendung verstehen und zuverlässig auswählen. 1. Aufl. Wiesbaden. ISBN 978-3-8348-0349-8. OCLC 300455219. 
  16. ^ Courtney, T. H. "Mechanical Behavior of Materials". Waveland Press (2005) , 392-396
  17. ^ a b Pawlak, A., Galeski A,. Rozanski, A. Cavitation during deformation of semicrystalline polymers. Progress in Polymer Science. (2014). 921-958
  18. ^ Bowden, P.B., Young, R.J. Deformation Mechanisms in Crystalline Polymers. Journal of Materials Science. (1974), 2034-2051.
  19. ^ Courtney, T. H.. Mechanical Behavior of Materials. Waveland Press (2005) , 392-396
  20. ^ Bartczak, Z., Argon A.S., Weinberg, M. Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II. High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles. Polymer, 1999. 2347-2365.
  21. ^ Shackelford, James F. (2009). Introduction to materials science for engineers. 7th ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-601260-3. OCLC 245598731. 
  22. ^ Peacock, Andrew J. (2006). Polymer chemistry : properties and applications. Allison R. Calhoun. Munich: Hanser Gardner Publications. ISBN 978-1-61344-300-2. OCLC 761010202. 12 Aralık 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Temmuz 2021. 
  23. ^ Timár-Balázsy, Ágnes (1998). Chemical principles of textile conservation. Dinah Eastop. Oxford [England]: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-2620-8. OCLC 38120658. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Seramik</span> ısı etkisiyle hazırlanan inorganik, metalik olmayan katı

Seramik iyonik veya kovalent bağlara sahip metal ve metal olmayan inorganik bileşik içeren katı bir malzemedir. Yaygın kullanım örnekleri çanak-çömlek, porselen ve tuğladır.

<span class="mw-page-title-main">Kristal</span>

Kristal, billur ya da kesme cam, kimyadaki katı haldeki bir elementin veya bileşiğin, molekül, atom veya iyon yığınlarının (paketinin) kesin geometrik bir yapı göstermesidir.

<span class="mw-page-title-main">Polimer</span> tekrar eden yapısal birimlere sahip makromoleküllerden oluşan madde

Polimer, bir veya daha çok monomer türünden türetilen birçok tekrarlayan alt birimden oluşan çok büyük moleküllerden veya makromoleküllerden oluşan bir madde veya malzemedir. Geniş özellik spektrumları nedeniyle, hem sentetik hem de doğal polimerler günlük yaşamda temel ve yaygın roller oynar.

<span class="mw-page-title-main">Polietilen tereftalat</span>

Polietilen tereftalat [bazen poli(etilen tereftalat) olarak da yazılır.] Eskiden PETP veya PET-P olarak veya genellikle en yaygın PET veya PETE olarak kısaltılan polyester ailesi reçinelerinden bir termoplastik polimer reçinedir. Genelde giysiler için elyaflarda, sıvılar ve gıdalar için kaplarda, üretim için termoformda ve mühendislik reçineleri için cam elyafla birlikte kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Polyester</span>

Poliester, ana zincirlerinin her tekrar biriminde ester işlevsel grup içeren polimerlerin bir kategorisidir.

<span class="mw-page-title-main">Termoplastik</span>

Termoplastik veya ısıyla yumuşayan plastik belirli sıcaklıkta bükülebilir veya kalıplanabilir hale gelen ve soğuduktan sonra katılaşan bir plastik polimer malzemedir.

Termoset, ısıtıldığında sertleşen ve bu halini sonsuza dek koruyan plastiktir. Termoset, polimerlerin ısıl davranışlarına göre ayrıldığı iki temel gruptan biridir, diğeri de termoplastiktir. Zincir molekülleri arasında bulundurdukları çapraz bağlar aracılığıyla üç boyutlu bir yapı oluşturarak, mekanik etki ve yüklemelere daha duyjitleşirler. Rijitleşmeleri, elastik modülü ve dayanımlarının diğer polimer çeşitlerine göre daha yüksek olmasını sağlar. Termoplastiklerde olduğu gibi yüksek sıcaklıklarda ikincil bağların zayıflaması veya kopması sonucu zincirlerin kayma-dönme hareketlerinden ötürü oluşan elastik-plastik deformasyonlar, termosetlerde görülmez. Çünkü Van der Waals bağlarının yerine çapraz bağların getirmiş olduğu rijitlik sebebiyle, geleneksel termosetlerin plastik şekil değiştirme kabiliyetleri diğer polimerlere göre yok denecek kadar azdır, yani gevrektirler. Gevrek olmaları, bir anlamda kırılma tokluklarının da göreceli olarak düşük olmasının bir sebebidir. Yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerini korurlar, ısıl stabiliteleri yüksektir. Buna rağmen erimezler, viskoz davranış göstermezler. Eğer çapraz bağların deforme olabilmesine imkân verebilecek şekilde bir ısı artışı olursa, direkt olarak yanmaya başlarlar. Bu özellikleri sebebiyle geri dönüşümleri mümkün değildir. Çekme eğrilerine bakıldığında homojen elastik deformasyon sonucu akma sınırını hemen geçtiklerinde koptukları, kırıldıkları görülür. Bu da plastik deformasyon kabiliyetlerinin ne kadar düşük olduğuna işaret eden bir kanıttır. Termoset polimerler, yalnızca polimerleşme ve olgunlaşma sırasında şekillendirilebilir. Termoset malzemeler polimerizasyon ve olgunlaşma süreçlerini tamamladıktan sonra çapraz bağlı güçlü bir yapı oluştururlar, ısıya ve korozyona dayanımları termoplastik malzemelere göre daha yüksektir. Termoset plastiklere örnek olarak reçineler poliüretan, poliimid, polibütadien ve vulkanize kauçukları verebiliriz, termoplastik ürünlere örnek olarak ise polietilen, polipropilen ve polistireni verebilir. Cam güçlendirici plastikler olarak kullanılan doymamış polyester reçineler de termosetlere bir örnektir. Elastomerlerin çoğu termoset plastiklerdir ancak termoplastik elastomerler de vardır.

<span class="mw-page-title-main">Magma</span> yeraltında bulunan, erimiş haldeki kayaçlar

Magma, yeraltında bulunan, ergimiş haldeki kayaçlar. Kayaçların basınç düşmesi, sıcaklık yükselmesi, H2O ilavesi gibi etkenler altında erimesi sonucu oluşan silikat hamuru durumundaki eriyiklerdir. Yeryüzüne ulaşarak yanardağlardan püsküren magmaya lav denir. Magma, dünya yüzeyinin altında bulunur ve diğer karasal gezegenlerde ve bazı doğal uydularda da magmatizmanın kanıtı keşfedilmiştir. Erimiş kayanın yanı sıra, magma ayrıca kristaller ve volkanik gazlar içerebilir.

Düzensiz sarım veya rastgele sarım, monomerlerin rastgele doğrultulu olup buna rağmen bitişik olanların birbirine bağlı oldukları bir polimer konformasyonudur. Belli bir şekil değil, bir makromolekül topluluğundaki tüm şekillerin istatistik bir dağılımıdır. Bu konformasyonun adının arkasında yatan kavram, spesifik, stabilize edici bir etkileşim olmayınca, polimer omurgasının tüm konformasyonları rastgele "örnekleyeceğidir". Çözelti halinde veya ergime sıcaklığının üzerinde olan, çoğu doğrusal, dalsız homopolimer, (yaklaşık) rastgele sarım şeklini alır. Birbirine eşit uzunlukta olmayan monomerlere sahip kopolimerler dahi rastgele sarım dağılımı gösterir, eğer altbirimler arasında spesifik etkileşim yoksa. Dallı polimerlerin parçaları da rastgele sargı şekli alabilir.

Kristalleşme, bir eriyikten ya da nadiren direkt olarak bir gazdan, çökeltme yoluyla katı kristal yaratma sürecidir. Kristalleşme ayrıca, bir saf katı kristal fazının ortaya çıktığı büyük miktarda erimiş madde transferini içeren bir kimyasal katı-sıvı ayırma tekniğidir. Kimya mühendisliğinde kristalleşme bir kristalizör olarak ortaya çıkar. Kristalleşme bu nedenle kimyasal reaksiyon sonucu çökelme ile karşılaştırılınca, bir çözücü içindeki çözünen maddenin çözünebilirlik koşullarının değişmesiyle elde edilen bir çökelti görünüşündedir (durumundadır).

Polimer fiziği, sırasıyla polimerleri, onların dalgalanmalarını, mekanik özelliklerini ve ek olarak polimer ve monomerlerin bozulma ve polimerleşme gibi kinetik reaksiyonlarını inceleyen fizik dalıdır. Yoğun madde fiziği perspektifine odaklanmış olsa da polimer fiziği aslen istatistiki fiziğin bir dalıdır. Polimer fiziği ve polimer kimyası da polimerlerin uygulanabilir bölümlerini inceleyen polimer biliminde birbirleriyle alakalıdır. Polimerler büyük moleküller oldukları için deterministik metot kullanarak çözümü oldukça karmaşıktır. Fakat istatistiki yaklaşımlar sıklıkla geçerli sonuçlar verebilir çünkü büyük polimerler sonsuz sayıdaki monomerlerin termodinamik limitiyle verimli bir şekilde tarif edilebilir Termal dalgalanmalar sıvı çözeltinin içindeki polimerlerin şekline sürekli etki eder ve bu etkiyi modellemek istatistiki mekanik ve termodinamiğin yardımını gerektirir. Doğal olarak, sıcaklık faz değişimleri erime ve başka birçok şeye neden olarak çözelti içindeki polimerlerin fiziksel davranışlarına güçlü bir şekilde etki eder Polimer fiziği için istatistiksel yaklaşım bir polimerle Brown Devinimi ya da tesadüfi hareket, öz-kaçınmalı hareket tiplerinden birinin benzerliği üzerine kuruludur. En basit polimer zincir modeli tesadüfi harekete denk gelen ideal zincir şeklinde sunulmaktadır. Polimerleri karakterize etmek için deneysel yaklaşımlar ayrıca yaygındır. Büyüklük dışlanımlı kromatografi, viskometri, dinamik ışık saçılımı ve polimerleşme reaksiyonlarını otomatik sürekli çevrimiçi gözetleme metotlarını kullanan polimer karaktarizasyon metotları polimerlerin kimyasal fiziksel ve maddesel özelliklerinin tayini için kullanılabilir. Bu deneysel metotlar ayrıca polimerlerin matematiksel olarak modellenmesine yardımcı olur daha fazlasıyla polimerlerin özelliklerinin daha iyi anlaşılmasını sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Basamaklı polimerizasyon</span>

Basamaklı polimerizasyon, iki veya daha çok fonksiyonel gruplu monomerlerin ilk önce dimerleri, daha sonra trimerleri, daha sonra uzun oligomerleri ve sonunda uzun zincirli polimerleri oluşturmak üzere reaksiyona girdiği bir polimerizasyon mekanizmasıdır. Birçok doğal ve sentetik polimer basamaklı polimerizasyon sonucunda oluşur. Örneğin: poliesterler, poliamidler, poliüretanlar ve benzeri polimerler basamaklı polimerizasyon ile sentezlenirler. Polimerizasyon mekanizmasının doğası gereği, yüksek moleküler ağırlık elde etmek için yüksek kapsamlı ("extent") reaksiyon gereklidir. Kademeli bir polimerizasyon mekanizması, insan zinciri oluşturmak birbirlerinin ellerini tutan insanların oluşturduğu bir "insan zincirine" benzetilebilir - her insanın iki eli - reaktif yerleri - vardır. İnsanların aksine bir monomer üzerinde ikiden fazla kola -reaktif bölgeye- sahip olma olasılığı vardır: Bu durumda dallı polimerlerin üretimi gerçekleşir.

Adını Karl Ziegler ve Giulio Natta'dan alan bir Ziegler-Natta katalizi, 1-alkenlerin (alfa-olefinler) polimerlerinin sentezinde kullanılan bir katalizdür. Çözünürlükleriyle ayırt edilen iki geniş Ziegler-Natta katalizi sınıfı kullanılır:

Polimer kimyası, polimerlerin ve makromoleküllerin kimyasal sentezine, yapısına ve kimyasal ve fiziksel özelliklerine odaklanan bir kimya alt disiplinidir. Polimer kimyasında kullanılan ilkeler ve yöntemler, organik kimya, analitik kimya ve fiziksel kimya gibi çok çeşitli diğer kimya alt disiplinleri aracılığıyla da uygulanabilir. Pek çok malzeme tamamen inorganik metaller ve seramiklerden DNA ve diğer biyolojik moleküllere kadar polimerik yapılara sahiptir, ancak polimer kimyası tipik olarak sentetik, organik bileşimler bağlamında anılır. Sentetik polimerler, genellikle plastik ve kauçuk olarak adlandırılan, günlük kullanımdaki ticari malzemeler ve ürünlerde her yerde bulunur ve kompozit malzemelerin ana bileşenleridir. Polimer kimyası, her ikisi de polimer fiziği ve polimer mühendisliğini kapsayacak şekilde tanımlanabilen daha geniş polimer bilimi veya hatta nanoteknoloji alanlarına da dahil edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Polilaktik asit</span>

Polilaktik asit veya polilaktit (PLA) omurga formülü (C3H4O2)n ya da [–C(CH3)HC(=O)O–]n olan, su kaybı ile laktik asit C(CH3)(OH)HCOOH yoğunlaştırmasıyla (dolayısıyla adı) elde edilmiştir. Ayrıca temel tekrarlayan birimin döngüsel dimeri olan laktit [–C(CH3)HC(=O)O–]2 'in halka açma- polimerizasyonu ile de hazırlanabilir.

Genellikle polimer malzemeleri tasarlayan, analiz eden ve değiştiren bir mühendislik alanıdır. Polimer mühendisliği, petrokimya endüstrisi, polimerizasyon, polimerlerin yapısı ve karakterizasyonu, polimerlerin özellikleri, polimerlerin birleştirilmesi ve işlenmesi ve ana polimerlerin tanımı, yapı özellik ilişkileri ve uygulamalarının yönlerini kapsar.

Taktisite (taktiklik), bir polimer zincirindeki asılı grupların omurga üzerinde düzenlenme şeklini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Taktisite, ikame gruplarının uzamsal düzeniyle ilgili olduğu için stereokimyanın bir uygulamasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Cam-seramik</span>

Cam-seramikler (CS'ler), bir camın kristalleştirilmesiyle elde edilmektedir. Camların özellikleriyle kristallerin faydalarının birleşiminin sonucu olarak ortaya camdan daha verimli bir yapı çıkar. Cam-seramikler, uygun bileşimdeki camların ısıl işlem uygulanmasıyla oluşur. Bu nedenle daha düşük enerjiye sahip kristalli yapı oluşur. Kontrollü kristalizasyona tabi tutulduğunda oluşan ince taneli polikristal malzemeler cam- seramik malzemeler olarak adlandırılmaktadır. Holand ve Beall (2012) cam-seramik malzemeleri kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırmaktadır. Bu sınıflandırma ; alkali ve toprak alkali silikatlar, alümino-silikatlar, florosilikatlar, silikofosfatlar, demir silikatlar ve fosfatları kapsamaktadır. Cam-seramiklerin bir başka sınıflandırması ise cam-seramikleri oksit ve oksit olmayan kategorilere ayırmaktadır.. Oksit cam seramikler, silikat, fosfat, borat ve GeO2 bazlı malzemeleri içermektedir.

Polimer fiziğinde, sferülitler dalsız lineer polimerlerin içindeki küresel yarı kristal bölgelerdir. Oluşumları, polimerlerin eriyikten kristalleşmesi ile ilişkilidir ve çekirdeklenme bölgelerinin sayısı, polimer moleküllerinin yapısı, soğutma hızı vb. gibi çeşitli parametreler tarafından kontrol edilmektedir. Bu parametrelere bağlı olarak sferülit çapı birkaç mikrometreden milimetreye kadar geniş bir aralıkta değişebilmektedir. Sferülitler, bir polimerdeki düzensiz bölgelere kıyasla daha yüksek yoğunluk, sertlik ve aynı zamanda kırılganlık ile sonuçlanan oldukça düzenli lamellerden oluşmaktadır. Lameller, esneklik ve darbe direnci sağlayan amorf bölgelerle birbirine bağlanmaktadır. Lameller içindeki polimer moleküllerinin hizalanması, bir optik mikroskopta çapraz polarizörler arasında kürecikler görüntülendiğinde, bir Malta haçı da dahil olmak üzere çeşitli renkli desenler üreten çift kırılma ile sonuçlanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Polielektrolit</span>

Polielektrolitler, tekrar eden birimleri bir elektrolit grubu taşıyan polimerlerdir. Polikatyonlar ve polianyonlar birer polielektrolittir. Bu kimyasal gruplar sulu çözeltilerde ayrışır ve polimerleri yüklü hâle getirir. Polielektrolitlerin özellikleri bu nedenle hem elektrolitlere (tuzlara) hem de polimerlere benzerdir ve kimi zaman polituzlar olarak adlandırılır. Tıpkı tuzlarda olduğu gibi, polielektrolit çözeltileri de elektriği iletir. Polimerlerin çözeltilerinde olduğu gibi polielektrolitlerin çözeltileri de genellikle viskozdur. Yumuşak madde sistemlerinde yaygın olarak bulunan yüklü zincir moleküller, çeşitli moleküler yapıların biçimini, stabilitesini ve etkileşimlerini belirlemede temel bir rol oynar. İstatistiksel özelliklerini tanımlamaya yönelik teorik yaklaşımlar, polielektrolitlerin elektriksel olarak nötr emsallerinden büyük ölçüde farklılık gösterirken, teknoloji ve endüstri, polielektrolitlerin kendine has özelliklerinden yararlanır. Birçok biyolojik molekül bir polielektrolittir. Örneğin polipeptitler, glikozaminoglikanlar ve DNA birer polielektrolittir. Hem doğal hem de sentetik polielektrolitler çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.