Wednesday, Dec 08th

Last updateThu, 02 Dec 2021 7am

You are here: Home Article Doğal polimerler ve bunlardan yapılan plastikler

Doğal polimerler ve bunlardan yapılan plastikler


En önemli doğal polimerler; karbonhidratlar (nişasta ve selüloz), proteinler, nikleit asitler (DNA ve RNA)’dır. Selüloz, bütün bitkilerde bulunan bir glukoz polimeridir. Uzun zincir şeklindeki selüloz molekülleri, zincir halkaları gibi binlerce glukoz molekülünden meydana gelmişlerdir. Bu uzun zincirde hiç dallanma yoktur ve her zincir ortalama 3000 glukoz molekülü içerir. Bu polimer suda çözülmez.

Selülozdaki hidroksil grupları anorganik ve organik asitlerle esterleştirebilirler. Böylece, selulozun özelliklerini değiştirmek mümkün olur. Selüloz molekülü, içindeki glukozların üç serbest hidroksil grubundan ikisinin derişik nitrik asit ve sülfürik asit karışımıyla nitronlanması sonucu dinitro selüloz (selüloz nitrat) elde edilir. Bunun bir keton olan kamfor ile karıştırılmasıyla ilk ticari plastik olan “seluloit” yapılmıştır. 

Pamuk veya odun hamurunun asetillenmesi sonucu, hidroksil gruplarının tamamı asetillenir ve selüloz asetat elde edilir. Bu lif ve iplikler şeklinde çekilebilen film halinde kullanılan bir maddedir. 

Doğal kauçuk da, bir diğer önemli plastik maddedir. Vulkanize olmuş hali pek çok kullanım alanı bulmuştur. Bu kauçuğun tüm gereksinmeleri karşılayamaması sonucu çeşitli yapılarda yapay kauçuk üretimi yapılmaktadır. 

Doğal maddelerden yapılan diğer plastikler, günümüzde yerlerini üstün nitelikteki yapay polimerlere bırakmışlardır. 

Kondensasyon polimerleri (Basamaklı polimerler)

İki farklı madde molekülü arasından küçük ve polar bir molekül (H2O, NH3, HCI…gibi) ayrılması ile daha büyük bir molekül oluşmasına kondensasyon denir. Basamaklı polimerler de denen kondensasyon polimerler, genellikle iki işlevsel grup arasındaki tepkime ile oluşurlar. Aralarında su gibi küçük bir molekül ayrılır. Bu şekilde basamaklı polimerleşme ile elde edilen polimerde, monomerdeki atomların hepsi polimer yapısında yer almaz; atomların bazıları yapıdan ayrılan küçük molekül içinde kalır. Monomer birimleri genellikle çift işlevsel gruplu ya da çok işlevsel grupludur. Bunlar genellikle düz zincir yapıda bileşiklerdir. Yalnız bakalit düz zincir yapıda değildir. Kondensasyon polimerlerine en iyi örnekler; poliamidler, poliesterler ve polikarbonattır. 

Kondensasyon polimerleri arasında poliamidler en çok bilinenlerdir. Polimerleşme tepkimesi sırasında asit ve amin bileşenleri arasından su ayrılarak amid bağı oluşur. Örneğin naylon 6,6’nın hazırlanması için eşit mol sayılarında adipik asit ve hekzametilen diamin kullanılır. 

Poliesterler de, benzer şekilde bir asitle alkolün etkileşmesi veya esterin alkol değişmesi tepkimesiyle oluşurlar. Bu tip polimerlerde tereftalik asit önemli bir çıkış maddesidir. Daha çok metil esteri halinde kullanılır. Örneğin etilen glikolle verdiği polimer iki bileşik arasından metil alkol eklenerek oluşur. Kalsiyum asetat bu tepkimeyi katalizler. Başlangıçta, iki etilen glikol molekülü içeren yeni bir monomer ortaya çıkar. Sonra basınç altında ısıtılarak ve monomerler arasından etilen glikol elenerek poliester meydana getirilir. 

Çok değerli bir alkol (örneğin glikol) ile teraftalik asit arasındaki tepkime tipik bir kondensasyon polimerizasyonudur. Kondensasyon polimerizasyon gerçekte bir denge reaksiyonudur. Yani küçük moleküllü reaksiyon ürünleri, örneğin su, sistemden uzaklaştırılamazsa polimerizasyon durur. Kondensasyon polimerizasyonunun bu karakteristiği böyle plastiklerin kimyasal özelliklerini de şekillendirir. Suyun varlığında, politereftalat, özellikle yüksek sıcaklıklarda, hidrolize olmaya başlar ve düşük moleküllü oligomerler oluşur. Bunlar plastiğin gıda ile temasında ürüne geçebilirler. 

Katılma polimerleri (Zincir polimerleri)

Bu tip polimerler, bir ya da daha çok çift bağ içeren bir monomer biriminin diğerine yinelenerek eklenmesi ile (katılma) oluşurlar. Katılmalar farklı şekillerde olur ve tepkimeler çeşitli basamaklardan geçer. 

Aklenler bir çok önemli katılma polimerinin monomeridirler. Polimerleşmeyi başlatmak için bir katalizör kullanılır. Katalizör karbon – karbon ikili bağına katılarak etkin bir araürün oluşturur ve bu ara ürün ikinci monomerin ikili bağına katılarak yeni bir ara ürün meydana getirir. Bu işlem, polimer zinciri istenilen uzunluğa ulaşıncaya değin sürer ve bir şekilde sonlanır. Bu tür polimerleşmede monomer birimindeki atomların hepsi polimer içinde yar alır. Katılma polimerleşmesine örnek olarak etilenin polimerleşmesi verilebilir. En çok üretilen katılma polimerleri, vinil klörürden yapılanlar, bu arada polivinül klorür (PVC)’dür. Polimerleşme; sulu ortamda, başlatıcı olarak potasyum persülfat (K2 S2 O8) kullanılarak ve emilsiyon yapıcı olarak da sabun ilavesiyle gerçekleştirilir. 

Gıdaların ambalajlanmasına yararlanılan en önemli kütle plastikler, örneğin poliolefinler, katılma polimerizasyonu yöntemiyle üretilirler.