Polimerler veya plastik malzemeler yazı dizimize polietilen ile devam ediyoruz. Polietilen’in veya IUPAC adı ile polieten (PE) kimyasal gösterimi C2H4‘tür. Her bir karbon atomuna iki adet hidrojen bağlanması ile oluşan iki adet CH2 atomunun birleşmesi ile etilen meydana gelir. Oluşan bu etilen molekülünden -n sayıda bağlanarak elde edilen plastik malzemeye polietilen denir.
Polietilen, dünyada en çok ve en yaygın kullanılan termoplastik çeşididir. Günlük hayatımızda ve endüstride oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir.
Kısaca Tarihi
Polietilen ilk olarak 1899’da Alman kimyager Hans von Pechmann tarafından diazometanı araştırırken kazayla sentezlendi.
Endüstriyel olarak ilk polietilen sentezi 1933 yılında, yine kazayla Eric Fawcett ve Reginald Gibson tarafından Northwich, İngiltere’de bulunan Imperial Chemical Industries (ICI)’de keşfedildi.
Polietilen’in Özellikleri
Polietilen, genellikle düşük bir dayanıma ve sertliğe sahiptir. Yani metallerde olduğu gibi yüksek çekme mukavemetleri bu tip malzemelerde görülmez. Düşük çekme dayanımı ayrıca, düşük sertlik anlamına da gelmektedir. Ancak; yüksek bir darbe dayanımına sahiptir. Yani, gevrek kırılganlık göstermezler. Güneş ışığına maruz kaldıklarında yapılarındaki bozulmalar neticesinde kırılgan özellik göstermeye başlarlar. Bu malzemelerin statik yükler altında dayanımları iyidir. Bir çok özelliği ile parafine benzer.
Polietilen, genel olarak ortalama 120-130 °C’ den sonra erimeye başlar. Metallerdeki gibi korozyona uğramaması, sünek bir yapısının olması gibi tercih nedeni olabilecek karakteristiklere sahiptir. Ancak, sıcaklıklar yükseldiğinde dayanımı düşer ve kullanılamaz hale gelirler. Ek olarak polietilen iyi bir elektrik yalıtkanıdır.
Kimyasal Özellikleri
Polietilen polar olmayan, doymuş, yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbonlardan oluşur. Kimyasal davranışı parafine benzer. Simetrik moleküler yapıları nedeniyle kristalleşme eğilimindedirler; genel polietilen kısmen kristaldir . Daha yüksek kristallik, yoğunluğu ve mekanik ve kimyasal stabiliteyi arttırır .
Çoğu LDPE , MDPE ve HDPE sınıfı mükemmel kimyasal dirence sahiptir, yani güçlü asitler veya güçlü bazlar tarafından saldırıya uğramazlar. Kristalin numuneler oda sıcaklığında çözülmez. Polietilen (çapraz bağlı polietilen hariç) genellikle yüksek sıcaklıklarda toluen veya ksilen gibi aromatik hidrokarbonlarda veya trikloroetan veya triklorobenzen gibi klorlu çözücüler içinde çözülebilir.
Polietilen neredeyse hiç su emmez . Gaz ve su buharı geçirgenliği (sadece polar gazlar) çoğu plastik için olduğundan daha düşüktür; Öte yandan oksijen , karbondioksit ve aromalar kolayca geçebilir. Polietilen, sarı bir ucu olan mavi bir alevle yavaşça yanar ve bir parafin kokusu ( mum alevi gibi) verir. Alev kaynağının uzaklaştırılmasından sonra malzeme yanmaya devam eder ve bir damla oluşturur.
Polietilen, ön işlem yapmadan yapıştırıcılarla yapıştırılamaz veya birleştirilemez. Plastik kaynakla yüksek mukavemetli derzler kolayca elde edilir.
Polieten üç ana formda üretilir: düşük yoğunluklu (LDPE) (<0.930 g cm -3 ), doğrusal düşük yoğunluklu (LLDPE) ( yaklaşık 0.915-0.940 g cm -3 ) ve yüksek yoğunluklu (HDPE) ( yaklaşık 0.940 -0.965 g cm -3 ).
Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE)
Düşük yoğunluklu polietilen üretimi orta sıcaklıklarda (420-570 K) çok yüksek basınç altında (1000-3000 atm) yapılır.
100%’ e çok yakın saflıktaki eten sıkıştırılır ve başlatıcı ile birlikte bir reaktöre geçirilir. Erimiş polieten çıkarılır, sıkılır ve granüller halinde kesilir. Reaksiyona girmemiş eten geri dönüştürülür. Ortalama polimer molekülü 4000-40.000 karbon atomu içerir.
1000 karbon atomu başına yaklaşık 20 dal vardır. Bağıl moleküler kütle ve dallanma, LDPE’nin fiziksel özelliklerini etkiler. Dallanma, malzemenin yoğunluğunu etkileyen kristallik derecesini etkiler. LDPE genellikle yaklaşık% 50 kristallik ile şekilsiz ve saydamdır. Dallar moleküllerin birbirine çok yakın olmasını önler ve bu nedenle düşük yoğunluğa sahiptir. Dallanma miktarının en fazla olduğu tür düşük yoğunluklu polietilendir.
Kullanıldığı yerler en çok plastik poşetler, hafif şişeler ve yine düşük dayanımlı streç filmlerdir.
Doğrusal Düşük Yoğunluklu Polietilen (LLDPE)
Düşük yoğunluklu polieten birçok kullanım alanı vardır, ancak üretildiği yüksek basınç yöntemi yüksek sermaye maliyetlerine sahiptir. Bu nedenle LDPE’ye göre daha gelişmiş özelliklere sahip olan lineer düşük yoğunluklu polieten (LLDPE) üretmek için inorganik katalizörlere dayanan bir teknik geliştirilmiştir.
Yapı esasen doğrusaldır ancak kısa zincirli dallanma nedeniyle düşük bir yoğunluğa sahiptir. Yapı, plastikleştirici kullanılmadan malzemeye daha iyi esneklik, yırtılma mukavemeti ve esneklik kazandırır .
Düşük kalınlıklarda üretildiğinde saydamdır ve yukarıdaki fotoğraftan da görüleceği gibi streç film imalatında kullanılır. Ayrıca kabloların yalıtım malzemesi olarak da kullanımı mümkündür.
Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE)
HDPE, üç şekilde üretilir. Bütün yöntemler inorganik katalizör varlığında nispeten düşük basınçlarda (10-80 atm) çalışır. Tipik sıcaklıklar 350-420 K arasında değişmektedir. Üç işlemde de, polimerin zincir uzunluğunu kontrol etmek için hidrojen eten ile karıştırılmaktadır. Yötemlerden biri bulamaç işlemidir
Bulamaç İşlemi
Katalizör, bir seyreltici olarak işlev gören bir sıvı hidrokarbon (örneğin, 2-metilpropan (izobutan) ya da heksan) ile karıştırılır. Hidrojen ve eten karışımı basınç altında bulamaçın içine işlenir ve eten HDPE’ye polimerize edilir. Reaksiyon, karışım sürekli olarak karıştırılan büyük bir döngü reaktöründe gerçekleşir.
HDPE, az dallanma içerdiği için yüksek yoğunluğa sahiptir. Dolayısı ile, sağlamlığın ön planda olduğu uygulamalarda tercih edilmektedirler. Örnek olarak çöp konteynırları, su boruları verilebilir.
KAYNAKÇA
www.en.wikipedia.org
pscl.ws
www.essentialchemicalindustry.org
www.metalurjimalzeme.net
