21.5: Polimer Sınıflandırması: Mimari

Polimerler zincir mimarilerine göre doğrusal veya dallanmış olarak sınıflandırılır. Doğrusal polimerlerdeki polimer zincirleri, çok az veya hiç dallanma olmayan uzun zincir benzeri bir yapıya sahiptir. Bir polimer, monomer üzerinde iskelete dallar halinde görünen büyük ikame edici gruplara sahip olsa bile, dallanmış bir polimer olarak kabul edilmez. Dallanmış bir polimer, ana polimer zincirinden kaynaklanan ikincil polimer zincirlerini içerir. Dallanma, polimer büyümesi, büyüyen polimerin kenarından zincirdeki diğer alanlara kaydığında meydana gelir. Küçük moleküllere benzer şekilde dallanma, yakın paketlemeyi önler ve açık yapı, dispersiyon kuvvetlerinin iki polimer zinciri arasında etki edebileceği yerleri en aza indirir.

Etilen polimerizasyonu örneğini düşünün. Polimerizasyon koşulları değiştirilerek farklı derecelerde polietilen hazırlanır. Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) bunlardan biridir. Adından da anlaşılacağı gibi, doğrusal polimer zincirlerinin minimum dallanma ile sıkı paketlenmesinden dolayı yüksek yoğunluk sergiler. Bu polimer 135 °C'de erir ve şişe kapakları, televizyon dolapları vb. gibi nispeten sert nesnelerin imalatında kullanılır. Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE), polietilenin başka bir sınıfıdır; polietilenin geniş dallanması nedeniyle düşük yoğunluklu bir polimerdir. polimer zinciri. Bu polimerin erime geçiş sıcaklığı 120 °C olup, yüksek yoğunluklu polietilenden daha düşüktür. Sıkma şişeleri, plastik taşıma torbaları vb. gibi esnek nesnelerin yapımında kullanılır. Yüksek yoğunluklu polietilen ve düşük yoğunluklu polietilenin yapıları Şekil 1'de gösterilmektedir.

Figure 1: Yüksek yoğunluklu polietilen (üstte) ve düşük yoğunluklu polietilenin (altta) iskelet yapıları

Polimer zincir yapılarında bazı değişiklikler, son işlemlerle gerçekleştirilir; örneğin kauçuğun vulkanizasyonu. Vulkanizasyon sırasında kükürt, bazı C-H bağlarını disülfid bağlarıyla değiştirmek için poliizopren ile reaksiyona girer. Bu disülfit bağları farklı poliizopren zincirlerini bağlayabilir ve bu tür bağ, çapraz bağlanma olarak bilinir. Çapraz bağlanma, zincirlerin çoğu birbirine bağlı olduğundan polimerin sertliğini arttırır. Sonuç olarak bitişik zincirlerin göreceli hareketi azalır. Böylece kauçuğun sertliği ve esnekliği, vulkanizasyon için kullanılan kükürt miktarı kontrol edilerek ayarlanır.

Polimerler, polimer zincirinin benzersiz mimarisine göre doğrusal veya dallanmış olarak sınıflandırılabilir.

Doğrusal polimerlerde dallanma çok azdır veya hiç dallanma yoktur. Daha da önemlisi, monomerde, ikame grupları dal olarak kabul edilmez.

Dallanmış polimerlerde, ikincil polimer zincir dalları ana polimer zincirine bağlanır. Farklı yapısal varyasyonlara sahip olabilirler.

Polimerizasyon sırasında, polimer büyüme bölgesi polimer zincirinin kenarından diğer alanlara kayarsa, dallanma meydana gelir.

Dallanmanın etkisini not etmek için polietileni düşünün. Yüksek yoğunluklu polietilen varyantı doğrusaldır, düşük yoğunluklu polietilen varyantı ise yoğun şekilde dallıdır.

Sonuç olarak, yüksek yoğunluklu varyant, verimli yakın paketleme ve artan dispersiyon kuvvetleri nedeniyle yüksek bir erime noktası ve sertlik sergiler.

Polimerlerde, polimer zincirleri arasına kovalent çapraz bağlar eklenerek ek yapısal varyasyon elde edilir. Örneğin, kauçuğun vulkanizasyonu, polimer zincirleri arasında disülfür çapraz bağlarına yol açar.