Polimer Katkıları

Polimerlerin mekanik, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin, yalnızca bu moleküler yapıda yapılan değişiklikle elde edilenden çok daha büyük miktarlarda olması istenilir. Bu sebepten dolayı polimerlere karıştılan maddelere polimer katkıları denir ve günümüz teknolojisinde hemen hemen her alanda bu maddeler sıklıkla kullanılır. Polimer katkları adı verilen bu yabancı maddeler, polimer malzemelerin özelliklerini iyileştirmek veya değiştirmek amacıyla ilave edilir. Böylece polimerlerin kullanım alanı daha da genişler. Tipik katkılar; dolgu malzemeleri, yumuşatıcılar, dengeleyiciler, renklendiriciler ve alev geciktiricilerdir.

Dolgu malzemeleri genellikle polimerlere çekme ve basma dayanımı, aşınma direnci, tokluk ve ısıl kararlılık gibi özelliklerini iyileştirmek amacıyla katılır. Parçacık formunda kullanılan dolgu malzemeleri; odun unu (çok ince toz haline gelmiş testere tozu), silika unu, kum, cam, kil, talk pudrası, kireç ve hatta bazı sentetik polimerlerdir. Parçacık boyutları 10 nanometreden makroskopik boyutlara kadar değişir. Dolgu içeren polimer malzemeler ayrıca kompozit malzemeler olarak da sınıflandırılır. Genellikle dolgu malzemeleri ucuz malzemeler olduğundan, son ürün maliyetini düşürmek için pahalı polimerlerin yerine belirli bir hacimde kullanılır.

Polimerler; esneklik, süneklik ve tokluğu yumuşatıcı (plastikleştirici) denilen katkılarla iyileştirilebilir. Yumuşatıcıların ilavesi genellikle sıvı haldedir ve düşük buharlaşma basıncı ve molekül ağırlığına sahiptirler. Küçük yumuşatıcı molekülleri büyük polimer zincirleri arasına yerleşerek ve zincirler arası mesafeyi uygun şekilde artırarak moleküller arası ikincil bağ kuvvetlerini düşürürler. Yaygın olarak kullanılan polivinil klorür ve bazı asetat kopolimerlerinden olan yumuşatıcılar, oda sıcaklığında gevrek haldedir.Yumuşatıcılar polimerlerin camsı geçiş sıcaklığını düşürek, ortam şartlarında sünek ve esneyebilir olması istenen uygulamalar ıçin uygun hale getirir. Bu uygulamalardan bazıları ince film, boru, yağmurluk ve perdelerdir.

Bazı polimer malzemelerin mekanik bütünlüğü, normal atmosfer şartlarında hızlı bir bozulmaya uğrar. Bu bozulmayı engelleyen katkılara dengeleyici adı verilir. Polimerin ışığa (özellikle de ultraviyole (UV) ışımasına) maruz kalması yaygın olarak bilinen bir bozulma şeklidir. Ultraviyole ışınlar, molekül zincirindeki kovalent bağlarla etkileşime girerek bunların kopmasına bazılarının da çapraz bağlanmasına neden olabilir. UV kararlılığının sağlanması için iki yaklaşım vardır: Birincisi, yüzeyi ince bir tabaka halinde,UV-emici malzeme ile kaplamaktır. Bu çözüm aslında güneş ışınlarını engelleyici olarak davranır ve UV ışınlarının içeri girerek zarar vermelerini engeller. İkincisi ise UV ile kırılan bağlarla reaksiyona girerek, polimerin daha fazla zarara uğramasma neden olacak reaksiyonlan engelleyici malzemeler ilave etmektir. Bir başka önemli bozulma türü ise oksidasyondur. Oksidasyon, oksijen ile polimer molekülleri arasındaki kimyasal etkileşimin bir sonucudur. Dengeleyiciler, oksijeni polimere ulaşmadan tüketerek veya oksidasyon reaksiyonunun oluşumunu engelleyerek malzemenin daha fazla zarar görmesini engeller.

Renklendiriciler, boya veya pigment şeklinde ilave edilerek polimerin belirli bir renge sahip olmasını sağlarlar. Boya molekülleri polimer içinde tam anlamıyla çözünür. Pigmenler ise çözünen katkı maddeleri değildir, ayrı bir faz olarak kalırlar. Normalde küçük parçacık boyutunda ve kırılma indisi polimerinkine çok yakındır. Diğerleri ise polimerleri renklendirmenin yanınnda opaklık da kazandırır.

Polimerlerin alev alması, özellikle çocuk oyuncakları ve tekstil imalatındaki en önemli kaygılardandır. Pek çok polimer doğal (saf) haliyle alevlenme özelliğine sahiptir, sadece büyük oranda florür veya klorür içeren polivinil klorür ve politetrafloretilen buna istisnadır. Yanıcı polimerlerin alevlenme direnci, alev geciktirici katkı ile arttırılır. Bu geciktiriciler, gaz fazı boyunca yanma olayıyla etkileşime girerek veya daha az ısı oluşturan bir reaksiyon meydana getirerek mevcut sıcaklığı düşürür ve yanmanın yavaşlamasını veya ara vermesini sağlayarak iş görürler.