Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
iltasyazilim
FD Üye
polimerler nedir,polimer medde özellikleri,polimerler hakkında bilgi
Polimer nedir
Polimer ,monomer denilen görece ufak moleküllerin birbirlerine tekrarlar halinde eklenmesiyle oluşan çok uzun zincirli moleküllerdir Aynı monomerlerin oluşturduğu polimerlere homopolimer, en az iki farklı tip monomerden oluşan polimere ise kopolimer denir Bir kimyasal tepkimede polimer oluşumuna, polimerleşme denir
2 monomer dimer,
3 monomer trimer,
4 momomer tetramer,
5 momomer pentamer,
2030 monomer oligomer,
n monomer polimer, (n sayısı fazla yüksek rakamları açıklama eder)
Polimerler düşük imal maliyetleri, kolay şekil almaları ve amaca uygun üretilebilmeleri sebebiyle her alanda yaygınlaşmıştır PVC(Poli Vinil klorür), Teflon (politetrafloroetilen (PTFE)) hayatımıza giren polimer örneklerindendir Bedensel özelliklerine kadar Polimerler 3 öbür gruba ayrılırlar;
* Termoplastikler
* Termosetler
* Elastomerler
Termoplastikler de kristal ve şekilsiz termoplastikler edinmek üzere kendi içinde ikiye ayrılırlar
Polimer Maddelerin Özellikleri
1 Minik moleküllü maddeler genellikle gaz veya değişken haldedirler, polimerler ise büyük moleküllü olduğu için katı ve genellikle serttirler
2 Küçük moleküllü bileşikler çoğunlukla çözücülerde basit çözünürler Polimerler ise hem baskı çözünürler, ayrıca de çözünme şekilleri küçük moleküllü bileşiklerden en ince ayrıntısına kadar farklıdır Böylece ama, çözücü molekülleri polimer molekülünden çok ufak olduğu için, onlar önce polimerin içine difüze olurlar Bu yüzden polimer şişer ve hacmi takriben 1000 kat değin artar Bunun neticesinde makromoleküller arasında olan bono kuvvetleri zayıflar ve polimerier birbirinden ayrılarak çözeltiye geçerler
3 Ufak moleküllü bileşiklerin çözeltileri transparan olduğu halde, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinde ışığın dağılması gözlenir
4 Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin kristalleşmesi genelde kolay ve belirli bir sıcaklıkta olduğu halde, yüksek moleküllü bir birleşmeler için kristalleşme prosesi fazla zor ve geniş bir sıcaklık aralığında olmaktadır
5 Ufak moleküllü bileşiklerden ayrı olarak, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinden ya da eriyik halinden ince tabakalar meydana getirilebilir
Polimerler, sertliğine, yüksek sıcaklığa ve darbeye dayanıklılığına, yüksek dielektrikliğine, korozyona aleyhinde dayanıklılığına tarafından geniş kullanım sahalarına sahiptir
Polimerlerin Sınıflandırılması
Yüksek moleküllü birleşmeler elde edildiği yere tarafından doğal ve sentetik elde etmek üzere ikiye ayrılır
a) Doğal polimerler: Bunlar doğada var olan polimerlerdir Doğal kauçuk, pamuk, ipekli, yün, asbestos birer doğal polimerdir
b) Sentetik polimerler: Monomerierden dağıtılmış metotlarla sentezlenen polimerlerdir Bunlar monomerlerden başlayarak endüstride birleşim edilen polietilen, polipropüen, poliesterler, poliamidler gibi polimerlerdir
Polimer zincirinin yapısında yer alan atomların tabiatına bağlı olarak polimerler 3'e ayrılırlar
Polimerlerin Imal Şekilleri
Endüstride en çok kullanılan dört polimerleşme şekli vardır Kütle (blok), çözelti, süspansiyon ve emülsiyon polimerleşme
Kütle (Blok) Polimerleşmesi
Tepkime kabında yalnız saf monomer ve başlatıcı bulunur Bu proseste monomer ısıtılıp, ultraviyole ışınların etkisiyle ya da başlatıcı eklenerek polimerleştirilir
Kütle polimerleşme reaksiyonları ekzotermik olduğundan ortamın sürekli karıştırılması gerekir Bu sistemde polimerleşme ile beraber ortamın viskozitesi artar ve karıştırma imkansız ülkü gelir Bu yüzden homojen bir ısı yayılımı sağlanamaz ve sıcaklık kontrolü zorlaşır Reaksiyon ortamının sıcaklığının değişmesi, elde edilen polimerlerin molekül ağırlığının azalmasına sebep olur Onun için kütle polimerleşmesi, önce % 3035 dönüşüme kadar düşük sıcaklıkta, daha sonra sıcaklık artırılarak % 98100 dönüşüme değin elde etmek üzere iki aşamada gerçekleştirilir Sanayide etilen, stiren, vinil asetik asit tuzu, metil metakrilatın polimerleşmesi bu şekilde yapılır
Çözeltı Polimerleşmesi
Ortamda bir çözücü, monomer ve başlatıcının bulunduğu polimerleşme şeklidir Bu polimerleşme o kadar çözücü kullanılmalıdır ki, çözücüde keza monomer, ayrıca de oluşmuş polimer en ince ayrıntısına kadar çözülebilsin Monomer çözücüde çözüldüğü için konsantrasyonu zamanla azalır, dolayısıyla karıştırma ve sıcaklık kontrolü kolaylaşır Bu sebepten elde edilmiş polimerin molekül ağırlığı artar Çözelti polimerleşmesinin kütle polimerleşmesine üstün gelen bu yönlerine karşılık çözücünün polimerleşme reaksiyonundan sonradan ortamdan uzaklaştırılması gibi sorularla karşılaşılır Bu yüzden çözelti polimerizasyonunda meydana gelen polimeri çözeltiden dağıtmak güç olduğu için sanayide bu metot fazla kullanılmaz Akrilenitril, vinil asetik asit tuzu ve etilen bu metot ile polimerleştirilebilir
Süspansıyon (Boncuk) Polımerizasyonu
Süspansiyon polimerleşmesinde önce başlatıcı monomerde çözülür, sonra su ek edilir ve çabucak karıştırılarak monomerin suda süspansiyonu hazırlanır Oluşan damlalar 00105cm çapındadır Bu çap karıştırma hızı ile ters orantılıdır
Polimerizasyon başlatıcı olarak monomerde çözülen başlatıcılar (benzoil peroksit gibi) kullanılır Süspansiyonun kararlı kılınması ve oluşan polimer parçacıklarının birbirine yapışmaması için ortama suda çözülebilen (karboksimetilselüloz, toz halinde potasyum karbonat, baryum karbonat,bentonit gibi) stabilizatörler katılır Bu yöntemde polimerizasyon ısısı ortamdaki su kadar giderilir ve belirli sıcaklık kontrolü sağlanır Polimer fazla minik parçacıklar halinde elde edildiğinde paketlenmeye, işlemeye fazla elverişlidir Süspansiyon polimerizasyonu bu bakımdan diğer polimerleşme metotlarından avantaj gösterir ve sanayide yaygın olarak kullanılır Stiren, vinil klorür, vinil asetik asit tuzu, metal metakrilat bu işlemle polimerleştirilebilir
Emülsüyon Polimerizasyonu
Su ortamında, monomer, yüzey faal madde ve suda çözünen (potasyum persülfat, hidrojen peroksit gibi) bir başlatıcı bulunur Tepkime ortamı aralıksız karıştırılır Yüzey aktif maddelere emülgatör denir Bunlarda faal polar (karboksil ya da sülfo) gruplar bulunur Bu maddelere örnek olarak sabunları, oleik, palmitik, stearik asitlerin sodyum tuzlarını, aromatik sülfo asitlerin sodyum tuzlarını, örneğin sanayide çok yaygın olarak kullanılan nekalı (2,6diizobutil naftalin3sodyum sülfanat) gösterebiliriz Bu emülgatörler, sabun gibi suda küçük damlacıklar, yani miseller meydana getirirler Suda meydana gelen özgürlük radikaller miselin içindeki monomer molekülü ile temas ettiğinde onu aktifleştirir ve polimerleşme başlar Böylelikle polimerleşme misellerde ivedi ve oldukça düşük sıcaklıkta gerçekleşir
Bu usul endüstride bilhassa stirenbütadien kauçuğu (SBK) üretiminde başarıyla kullanılmaktadır Elde edilen polimerlerin çok ufak parçacıklar halinde oluşu paketlemeye ve işlemeye kullanışlı olması bakımından hem sıcaklık kontrolünün kolay olması nedeniyle, süspansiyon polimerleşmesi gibi emülsiyon polimerleşmesi de ilk iki yönteme kadar fayda sağlar
İLETKEN POLİMERLER
Son on yılda elektriksel iletkenliğe sahip polimerlere karşısında ilgi önemli ölçüde artmıştır Bu malzemeler çok önceleri değişik metotlarla elde edilmiş fakat iletkenliklerinin farkına varılamadığı için önemsenmemiştir Bilim ve teknoloji alanında seri gelişmelere yan olarak yeni araç gereç arayışları, iletken polimerlerle ilgili çalışmaların en etkili yürütücü kuvveti olmuştur Bu çalışmalarda araştırmacılar polimerik malzemelere veya bir takım sentetik organik maddelere, inorganik metal ya da yarı iletkenlerin özelliklerini kazandırmaya çalışmaktadırlar Daha da ileriye giderek, metaller ve yarı iletkenlerde doğal olarak var olmayan bazı araç gereç özellikleri geçirgen polimerlerle kazanılmaya çalışılmaktadır Bu nedenlerle iletken polimerler çoğunlukla sentetik metal veya organik metal olarak da isimlendirilmektedir
Shırakawa'nm poliasetileni sentezleyerek katkılama yoluyla iletkenliğinin büyük ölçüde arttığını belirlemesi iletken polimerlerle ilgili birincil önemli çalışmayı oluşturmuştur (İto and Shirakawa, 1974; Shirakawa et al 1977) Genellikle polimerler izolatör malzemelerdir veya fazla düşük elektriksel iletkenliğe sahiptirler îletken polimerler yapılarında uzun konjuge çift alt zincirler bulunması nedeniyle iletkenlik özelliğine sahiptirler Şekil 15'de bir takım iletken polimerlerin yapılan gösterilmiştir
hibridi içeren tetragonal yapıdadır ve karbonun bütün elektronları dört hibrit orbitaline belirlenmiş durumdadır C – C tek bağında elektronları uyarmak için elektronları metalik iletkenliğe neden olur Doymamış hidrokarbonlar sp3 oldukça yüksek enerji gerekir (7 – 10 EV) Bu Nedenle geniş yasak band aralığına sahip bu bileşikler yalıtkandırlar sp2 ve sp hibridi taşıyan çift ve üçlü yan bileşiklerde hibrit orbitaller iyanında elektron içeren p orbitalleri de vardır
2 Geçirgen Polimerlerde İletkenlik Teorisi
Pollasetilen ve öteki konjuge polimerlerin optik absorpsiyon çalışmaları sonucunda bu polimerlerin değerlik bandını iletkenlik bandından ayıran yasak enerji aralığının yan iletkenlerde olduğu gibi 1,4 3 EV aralarında olduğu anlaşılmıştır Bir sanki iletkende elektronun, değerlik bandından iletkenlik bandına çıkması ile sistemin yapısı değişmez Ama polimerlerde elektronik uyarma, örgünün relaksasyonuna niçin olur
Polimerlerde iki nesil yapı relaksasyon olduğu kabul edilir Birincisi polimer zinciri baştan başa oluşan biteviye relaksasyon, ikincisi ise yerel olarak yapısal deformasyona neden olan relaksasyondur Bunların sonucunda polimer zinciri üzerinde hatalar oluşur Bu hatalar solitonveya polaronolarak isimlendirilir (Arca, 1986)
Katkılama ile bambaşka spinsiklet konfigürasyonuna sahip kusur merkezleri oluşturulabilmektedir Şekil 23'de oluşabilecek hata türleri poliasetilen yapısı üstünde iletkenlik teorilerinde kullanılan katı hal fiziği terimleri ile kimyasal isimlendirmeler birlikte verilerek gösterilmiştir (Roth and Bicier 1987)
Katkılama sonucu oluşan solitonun enerji düzeyi poliasetilenin yasaklanmış enerji aralığının ortasında yer alır Poliasetilen ve diğer konjuge polimerlerde katkılama ile polaronik hatalar da oluşur ve polaronun elektronik enerji düzeyleri, yasak enerji aralığında simetrik olarak iletkenlik ve değerlik bandına yakın konumlarda yer alır
Katkı Maddesi maddesinin artı eklenmesi halinde ya da elektrokimyasal olarak katkılama miktarının dolayısı ile polaronların derişimi daha da arttırılırsa, polaronlar kendi aralarında etkileşerek bipolaronları oluştururlar Soliton türü hataların sadece zincir boyunca aktarımının muhtemel olmasına karşılık bipolaronik hataların bir zincir üzerinden diğerine atlayabilecekleri de belirtilmiştir
sonuç olarak yukarıda açıklandığı gibi katkılama ile polimerlerde, yasaklanmış enerji aralığındaki enerji düzeylerine yerleşen soliton, polaran ve bipolaron gibi yapılar polimerlere iletkenlik kazandırmaktadır
3 Iletken Polimerlerin Kullanım Alanları:
Geçirgen polimerlerin en önemli başvuru alanlarından birisi doldurulabilir pillerdir Bunun yanına bu malzemelerin elektronikte ve elektrokimyasal çalışmalarda kayda değer uygulamaları ortaya çıkarılmıştır Poliasetilenin elektrokimyasal yöntemlerle keza anyonik hem de katyonik olarak katkılanabileceğinin bulunması ile doldurulabilir pillerde elektrot malzemesi olarak kullanımı gerçekleştirilmiştir Kurşun asitli akümülatör ile karşılaştırıldığında poliasetilen pilinin çok hafif olduğu ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğu anlaşılmıştır
Ancak poliaserilen pilinin hava oksijeni ile bozunduğu ve termal kararlılığının katkılama ile azaldığı saptanmıştır (Valhatra et al 1986) Doldurulabilir piller için elektrot malzemesi olarak polipirol, politiyofen ve polianilin havada daha kararlı olduklarından pollasetilene seçim edilmektedirler Polipırolden yapılmış doldurulabilen pil Almanya'da BASF firması göre imal edilmiş olup halen denenmektedir
Geçirgen polimerlerin diğer bir başvuru formu alanı da elektrokatalizdir Polipirol içinde tutuklanmış ftalosiyanin anyonunun oksijenin elektro indirgenmesini katalizlediği kanıtlanmıştır
Geçirgen polimerler fotoelektrokimyasal hücrelerde elektrot malzemesi olarak kullanılabilmektedir Örneğin elektrokimyasal olarak hazır politiyofen güneş ışığı ile aydınlatıldığında manâlı miktarda fotoakımın oluştuğu gözlenmiştir Hem fotoelektrokimyasal hücrelerde kullanılan emrindeki iletken elektrotlar veya tozlar iletken polimerlerle kaplandığında gözden düşmüş fotokorozyon olayının önlendiği bulunmuştur (Valhatra et al, 1986) Buna ilave olarak iletken polimerlerin bünyesine sokulabilecek ve görünür bölgede ışığı absorblayan bir boyar madde yardımı ile elektrot tepkimesi sensitize edilebilmekte ve güneş enerjisi ile daha bereketli bir biçimde hidrojen gazı üretilebilmektedir Bu tür bir uygulamada polipirolle astarlı nTiO2 üzerine anyon halinde yerleştirilen florosein yardımıyla fotokatilitik yoldan hidrojen oluşumu gerçekleştirilmiştir (Yıldız et al, 1989) Diğer Taraftan polipirolle dolgun altın mikroelektrotlarla kimyasal transistorun yapımı gerçekleştirilmiştir Iletken polimerlerin iletkenlik değerleri katkılanmayla orantılı olarak yalıtkan ve metalik değerler arasında değiştirilebildiğinden, bunların açmakapama ve akıl elemanı olarak elektrooptik uygulamalarda kullanılmaları da olası olmaktadır
Hem yukarıda özetlenen uygulamalar haricen geçirgen polimerier nem sensörü, gaz sensörü ve radyasyon detektörü olarak da kullanılmaktadır Bu cins dedektör uygulamaları polimerlerin iletkenlik değerlerinin ortamdaki nem miktarı, radyasyon miktarı ve NO, NO2, CO kısmi basınçlarıyla değişmesi esasına dayanmaktadır
Bir Takım ilaçların elektriksel sinyaller uygulanarak mikrodozajlar düzeyinde belirli vakit aralıklarında ve istenilen bir hızda bir yüzeyden emin bir ortama salınması, çağdaş tıp uygulamalarında önemlidir *
Polimer nedir
Polimer ,monomer denilen görece ufak moleküllerin birbirlerine tekrarlar halinde eklenmesiyle oluşan çok uzun zincirli moleküllerdir Aynı monomerlerin oluşturduğu polimerlere homopolimer, en az iki farklı tip monomerden oluşan polimere ise kopolimer denir Bir kimyasal tepkimede polimer oluşumuna, polimerleşme denir
2 monomer dimer,
3 monomer trimer,
4 momomer tetramer,
5 momomer pentamer,
2030 monomer oligomer,
n monomer polimer, (n sayısı fazla yüksek rakamları açıklama eder)
Polimerler düşük imal maliyetleri, kolay şekil almaları ve amaca uygun üretilebilmeleri sebebiyle her alanda yaygınlaşmıştır PVC(Poli Vinil klorür), Teflon (politetrafloroetilen (PTFE)) hayatımıza giren polimer örneklerindendir Bedensel özelliklerine kadar Polimerler 3 öbür gruba ayrılırlar;
* Termoplastikler
* Termosetler
* Elastomerler
Termoplastikler de kristal ve şekilsiz termoplastikler edinmek üzere kendi içinde ikiye ayrılırlar
Polimer Maddelerin Özellikleri
1 Minik moleküllü maddeler genellikle gaz veya değişken haldedirler, polimerler ise büyük moleküllü olduğu için katı ve genellikle serttirler
2 Küçük moleküllü bileşikler çoğunlukla çözücülerde basit çözünürler Polimerler ise hem baskı çözünürler, ayrıca de çözünme şekilleri küçük moleküllü bileşiklerden en ince ayrıntısına kadar farklıdır Böylece ama, çözücü molekülleri polimer molekülünden çok ufak olduğu için, onlar önce polimerin içine difüze olurlar Bu yüzden polimer şişer ve hacmi takriben 1000 kat değin artar Bunun neticesinde makromoleküller arasında olan bono kuvvetleri zayıflar ve polimerier birbirinden ayrılarak çözeltiye geçerler
3 Ufak moleküllü bileşiklerin çözeltileri transparan olduğu halde, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinde ışığın dağılması gözlenir
4 Küçük moleküllü bileşiklerin çözeltilerinin kristalleşmesi genelde kolay ve belirli bir sıcaklıkta olduğu halde, yüksek moleküllü bir birleşmeler için kristalleşme prosesi fazla zor ve geniş bir sıcaklık aralığında olmaktadır
5 Ufak moleküllü bileşiklerden ayrı olarak, yüksek moleküllü birleşmelerin çözeltilerinden ya da eriyik halinden ince tabakalar meydana getirilebilir
Polimerler, sertliğine, yüksek sıcaklığa ve darbeye dayanıklılığına, yüksek dielektrikliğine, korozyona aleyhinde dayanıklılığına tarafından geniş kullanım sahalarına sahiptir
Polimerlerin Sınıflandırılması
Yüksek moleküllü birleşmeler elde edildiği yere tarafından doğal ve sentetik elde etmek üzere ikiye ayrılır
a) Doğal polimerler: Bunlar doğada var olan polimerlerdir Doğal kauçuk, pamuk, ipekli, yün, asbestos birer doğal polimerdir
b) Sentetik polimerler: Monomerierden dağıtılmış metotlarla sentezlenen polimerlerdir Bunlar monomerlerden başlayarak endüstride birleşim edilen polietilen, polipropüen, poliesterler, poliamidler gibi polimerlerdir
Polimer zincirinin yapısında yer alan atomların tabiatına bağlı olarak polimerler 3'e ayrılırlar
Polimerlerin Imal Şekilleri
Endüstride en çok kullanılan dört polimerleşme şekli vardır Kütle (blok), çözelti, süspansiyon ve emülsiyon polimerleşme
Kütle (Blok) Polimerleşmesi
Tepkime kabında yalnız saf monomer ve başlatıcı bulunur Bu proseste monomer ısıtılıp, ultraviyole ışınların etkisiyle ya da başlatıcı eklenerek polimerleştirilir
Kütle polimerleşme reaksiyonları ekzotermik olduğundan ortamın sürekli karıştırılması gerekir Bu sistemde polimerleşme ile beraber ortamın viskozitesi artar ve karıştırma imkansız ülkü gelir Bu yüzden homojen bir ısı yayılımı sağlanamaz ve sıcaklık kontrolü zorlaşır Reaksiyon ortamının sıcaklığının değişmesi, elde edilen polimerlerin molekül ağırlığının azalmasına sebep olur Onun için kütle polimerleşmesi, önce % 3035 dönüşüme kadar düşük sıcaklıkta, daha sonra sıcaklık artırılarak % 98100 dönüşüme değin elde etmek üzere iki aşamada gerçekleştirilir Sanayide etilen, stiren, vinil asetik asit tuzu, metil metakrilatın polimerleşmesi bu şekilde yapılır
Çözeltı Polimerleşmesi
Ortamda bir çözücü, monomer ve başlatıcının bulunduğu polimerleşme şeklidir Bu polimerleşme o kadar çözücü kullanılmalıdır ki, çözücüde keza monomer, ayrıca de oluşmuş polimer en ince ayrıntısına kadar çözülebilsin Monomer çözücüde çözüldüğü için konsantrasyonu zamanla azalır, dolayısıyla karıştırma ve sıcaklık kontrolü kolaylaşır Bu sebepten elde edilmiş polimerin molekül ağırlığı artar Çözelti polimerleşmesinin kütle polimerleşmesine üstün gelen bu yönlerine karşılık çözücünün polimerleşme reaksiyonundan sonradan ortamdan uzaklaştırılması gibi sorularla karşılaşılır Bu yüzden çözelti polimerizasyonunda meydana gelen polimeri çözeltiden dağıtmak güç olduğu için sanayide bu metot fazla kullanılmaz Akrilenitril, vinil asetik asit tuzu ve etilen bu metot ile polimerleştirilebilir
Süspansıyon (Boncuk) Polımerizasyonu
Süspansiyon polimerleşmesinde önce başlatıcı monomerde çözülür, sonra su ek edilir ve çabucak karıştırılarak monomerin suda süspansiyonu hazırlanır Oluşan damlalar 00105cm çapındadır Bu çap karıştırma hızı ile ters orantılıdır
Polimerizasyon başlatıcı olarak monomerde çözülen başlatıcılar (benzoil peroksit gibi) kullanılır Süspansiyonun kararlı kılınması ve oluşan polimer parçacıklarının birbirine yapışmaması için ortama suda çözülebilen (karboksimetilselüloz, toz halinde potasyum karbonat, baryum karbonat,bentonit gibi) stabilizatörler katılır Bu yöntemde polimerizasyon ısısı ortamdaki su kadar giderilir ve belirli sıcaklık kontrolü sağlanır Polimer fazla minik parçacıklar halinde elde edildiğinde paketlenmeye, işlemeye fazla elverişlidir Süspansiyon polimerizasyonu bu bakımdan diğer polimerleşme metotlarından avantaj gösterir ve sanayide yaygın olarak kullanılır Stiren, vinil klorür, vinil asetik asit tuzu, metal metakrilat bu işlemle polimerleştirilebilir
Emülsüyon Polimerizasyonu
Su ortamında, monomer, yüzey faal madde ve suda çözünen (potasyum persülfat, hidrojen peroksit gibi) bir başlatıcı bulunur Tepkime ortamı aralıksız karıştırılır Yüzey aktif maddelere emülgatör denir Bunlarda faal polar (karboksil ya da sülfo) gruplar bulunur Bu maddelere örnek olarak sabunları, oleik, palmitik, stearik asitlerin sodyum tuzlarını, aromatik sülfo asitlerin sodyum tuzlarını, örneğin sanayide çok yaygın olarak kullanılan nekalı (2,6diizobutil naftalin3sodyum sülfanat) gösterebiliriz Bu emülgatörler, sabun gibi suda küçük damlacıklar, yani miseller meydana getirirler Suda meydana gelen özgürlük radikaller miselin içindeki monomer molekülü ile temas ettiğinde onu aktifleştirir ve polimerleşme başlar Böylelikle polimerleşme misellerde ivedi ve oldukça düşük sıcaklıkta gerçekleşir
Bu usul endüstride bilhassa stirenbütadien kauçuğu (SBK) üretiminde başarıyla kullanılmaktadır Elde edilen polimerlerin çok ufak parçacıklar halinde oluşu paketlemeye ve işlemeye kullanışlı olması bakımından hem sıcaklık kontrolünün kolay olması nedeniyle, süspansiyon polimerleşmesi gibi emülsiyon polimerleşmesi de ilk iki yönteme kadar fayda sağlar
İLETKEN POLİMERLER
Son on yılda elektriksel iletkenliğe sahip polimerlere karşısında ilgi önemli ölçüde artmıştır Bu malzemeler çok önceleri değişik metotlarla elde edilmiş fakat iletkenliklerinin farkına varılamadığı için önemsenmemiştir Bilim ve teknoloji alanında seri gelişmelere yan olarak yeni araç gereç arayışları, iletken polimerlerle ilgili çalışmaların en etkili yürütücü kuvveti olmuştur Bu çalışmalarda araştırmacılar polimerik malzemelere veya bir takım sentetik organik maddelere, inorganik metal ya da yarı iletkenlerin özelliklerini kazandırmaya çalışmaktadırlar Daha da ileriye giderek, metaller ve yarı iletkenlerde doğal olarak var olmayan bazı araç gereç özellikleri geçirgen polimerlerle kazanılmaya çalışılmaktadır Bu nedenlerle iletken polimerler çoğunlukla sentetik metal veya organik metal olarak da isimlendirilmektedir
Shırakawa'nm poliasetileni sentezleyerek katkılama yoluyla iletkenliğinin büyük ölçüde arttığını belirlemesi iletken polimerlerle ilgili birincil önemli çalışmayı oluşturmuştur (İto and Shirakawa, 1974; Shirakawa et al 1977) Genellikle polimerler izolatör malzemelerdir veya fazla düşük elektriksel iletkenliğe sahiptirler îletken polimerler yapılarında uzun konjuge çift alt zincirler bulunması nedeniyle iletkenlik özelliğine sahiptirler Şekil 15'de bir takım iletken polimerlerin yapılan gösterilmiştir
hibridi içeren tetragonal yapıdadır ve karbonun bütün elektronları dört hibrit orbitaline belirlenmiş durumdadır C – C tek bağında elektronları uyarmak için elektronları metalik iletkenliğe neden olur Doymamış hidrokarbonlar sp3 oldukça yüksek enerji gerekir (7 – 10 EV) Bu Nedenle geniş yasak band aralığına sahip bu bileşikler yalıtkandırlar sp2 ve sp hibridi taşıyan çift ve üçlü yan bileşiklerde hibrit orbitaller iyanında elektron içeren p orbitalleri de vardır
2 Geçirgen Polimerlerde İletkenlik Teorisi
Pollasetilen ve öteki konjuge polimerlerin optik absorpsiyon çalışmaları sonucunda bu polimerlerin değerlik bandını iletkenlik bandından ayıran yasak enerji aralığının yan iletkenlerde olduğu gibi 1,4 3 EV aralarında olduğu anlaşılmıştır Bir sanki iletkende elektronun, değerlik bandından iletkenlik bandına çıkması ile sistemin yapısı değişmez Ama polimerlerde elektronik uyarma, örgünün relaksasyonuna niçin olur
Polimerlerde iki nesil yapı relaksasyon olduğu kabul edilir Birincisi polimer zinciri baştan başa oluşan biteviye relaksasyon, ikincisi ise yerel olarak yapısal deformasyona neden olan relaksasyondur Bunların sonucunda polimer zinciri üzerinde hatalar oluşur Bu hatalar solitonveya polaronolarak isimlendirilir (Arca, 1986)
Katkılama ile bambaşka spinsiklet konfigürasyonuna sahip kusur merkezleri oluşturulabilmektedir Şekil 23'de oluşabilecek hata türleri poliasetilen yapısı üstünde iletkenlik teorilerinde kullanılan katı hal fiziği terimleri ile kimyasal isimlendirmeler birlikte verilerek gösterilmiştir (Roth and Bicier 1987)
Katkılama sonucu oluşan solitonun enerji düzeyi poliasetilenin yasaklanmış enerji aralığının ortasında yer alır Poliasetilen ve diğer konjuge polimerlerde katkılama ile polaronik hatalar da oluşur ve polaronun elektronik enerji düzeyleri, yasak enerji aralığında simetrik olarak iletkenlik ve değerlik bandına yakın konumlarda yer alır
Katkı Maddesi maddesinin artı eklenmesi halinde ya da elektrokimyasal olarak katkılama miktarının dolayısı ile polaronların derişimi daha da arttırılırsa, polaronlar kendi aralarında etkileşerek bipolaronları oluştururlar Soliton türü hataların sadece zincir boyunca aktarımının muhtemel olmasına karşılık bipolaronik hataların bir zincir üzerinden diğerine atlayabilecekleri de belirtilmiştir
sonuç olarak yukarıda açıklandığı gibi katkılama ile polimerlerde, yasaklanmış enerji aralığındaki enerji düzeylerine yerleşen soliton, polaran ve bipolaron gibi yapılar polimerlere iletkenlik kazandırmaktadır
3 Iletken Polimerlerin Kullanım Alanları:
Geçirgen polimerlerin en önemli başvuru alanlarından birisi doldurulabilir pillerdir Bunun yanına bu malzemelerin elektronikte ve elektrokimyasal çalışmalarda kayda değer uygulamaları ortaya çıkarılmıştır Poliasetilenin elektrokimyasal yöntemlerle keza anyonik hem de katyonik olarak katkılanabileceğinin bulunması ile doldurulabilir pillerde elektrot malzemesi olarak kullanımı gerçekleştirilmiştir Kurşun asitli akümülatör ile karşılaştırıldığında poliasetilen pilinin çok hafif olduğu ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olduğu anlaşılmıştır
Ancak poliaserilen pilinin hava oksijeni ile bozunduğu ve termal kararlılığının katkılama ile azaldığı saptanmıştır (Valhatra et al 1986) Doldurulabilir piller için elektrot malzemesi olarak polipirol, politiyofen ve polianilin havada daha kararlı olduklarından pollasetilene seçim edilmektedirler Polipırolden yapılmış doldurulabilen pil Almanya'da BASF firması göre imal edilmiş olup halen denenmektedir
Geçirgen polimerlerin diğer bir başvuru formu alanı da elektrokatalizdir Polipirol içinde tutuklanmış ftalosiyanin anyonunun oksijenin elektro indirgenmesini katalizlediği kanıtlanmıştır
Geçirgen polimerler fotoelektrokimyasal hücrelerde elektrot malzemesi olarak kullanılabilmektedir Örneğin elektrokimyasal olarak hazır politiyofen güneş ışığı ile aydınlatıldığında manâlı miktarda fotoakımın oluştuğu gözlenmiştir Hem fotoelektrokimyasal hücrelerde kullanılan emrindeki iletken elektrotlar veya tozlar iletken polimerlerle kaplandığında gözden düşmüş fotokorozyon olayının önlendiği bulunmuştur (Valhatra et al, 1986) Buna ilave olarak iletken polimerlerin bünyesine sokulabilecek ve görünür bölgede ışığı absorblayan bir boyar madde yardımı ile elektrot tepkimesi sensitize edilebilmekte ve güneş enerjisi ile daha bereketli bir biçimde hidrojen gazı üretilebilmektedir Bu tür bir uygulamada polipirolle astarlı nTiO2 üzerine anyon halinde yerleştirilen florosein yardımıyla fotokatilitik yoldan hidrojen oluşumu gerçekleştirilmiştir (Yıldız et al, 1989) Diğer Taraftan polipirolle dolgun altın mikroelektrotlarla kimyasal transistorun yapımı gerçekleştirilmiştir Iletken polimerlerin iletkenlik değerleri katkılanmayla orantılı olarak yalıtkan ve metalik değerler arasında değiştirilebildiğinden, bunların açmakapama ve akıl elemanı olarak elektrooptik uygulamalarda kullanılmaları da olası olmaktadır
Hem yukarıda özetlenen uygulamalar haricen geçirgen polimerier nem sensörü, gaz sensörü ve radyasyon detektörü olarak da kullanılmaktadır Bu cins dedektör uygulamaları polimerlerin iletkenlik değerlerinin ortamdaki nem miktarı, radyasyon miktarı ve NO, NO2, CO kısmi basınçlarıyla değişmesi esasına dayanmaktadır
Bir Takım ilaçların elektriksel sinyaller uygulanarak mikrodozajlar düzeyinde belirli vakit aralıklarında ve istenilen bir hızda bir yüzeyden emin bir ortama salınması, çağdaş tıp uygulamalarında önemlidir *
