0
Posted by PolimerNedir | Posted in Biyopolimer, Üretim Teknolojisi | Posted on 09-03-2010
Aşınmaya karşı dayanımı çok yüksek olan çapraz-bağlı polietilen, eklem ve kemik değişimine ihtiyaç duyan hastalarda eklem ya da kalça protezi olarak kullanılabilecek bir malzeme olarak geliştirildi.
Amerika’daki Massachusetts General Hospital (MGH) isimli hastanede geliştirilen çapraz-bağlı polietilen biyo-mesnet malzemenin, vücuttaki herhangi bir eklem ya da implant tasarımı için kullanılabileceği öngörülüyor. Yeni geliştirilen malzemenin daha önceleri kullanılan sentetik implantların yarattığı komplikasyonları büyük ölçüde azaltacağı belirtiliyor.
Polietilen içeren eklem protezi malzemelerin aşınmaya dayanımının yüksek olması için çapraz-bağlı ağ yapı genellikle ionize ışınlama yöntemiyle elde ediliyor. Ancak, kullanılan ışınlama metodunun yarattığı artık serbest radikaller polietilen ağın bozunmasına ve kırılgan bir yapıya dönüşmesine sebep oluyor. Şimdiye kadar denenen ısıtma işlemi ise, oluşan radikallerin sayısını azaltırken polietilenin yapısındaki kristal yapı oranını ve mukavemetini azaltıyor.
MGH ve Cambridge Polymer Group firmasındaki araştırmacıların ortak geliştirdiği 2 farklı üretim metodu kararlı ve mukavim çapraz-bağlı polietilen sentezini mümkün kılıyor. Birinci metodda, polietilen zincirleri ışımaya maruz bırakılmadan önce asetilen, kloro-trifloro etilen, ve triklorofloroetilen gazlarından oluşan hassaslaştırıcı bir gaz karışımı polietilene emdiriliyor. Gaz emilimini takiben uygulanan ışınlama adımıyla çapraz-bağlı polietilen elde ediliyor. İkinci metodda ise, ışınlama işlemini takiben uygulanan mekanik baskı ya da ultrasonik titreşim gibi soğuk işleme basamakları sonunda kararlı çapraz-bağlı polietilen üretiliyor. Hem gaz emilimi hem de soğuk işleme metodlarının sonunda serbest radikal oluşumu daha az gözlemleniyor.
Yeni metod sonucu elde edilen yüksek mukavemete sahip çapraz-bağlı polietilen, atık serbest radikallerden hemen hemen kurtulmuş yeni yapısıyla eski eşleniklerine göre daha biyo-uyumlu bir malzeme olduğu gibi, uzun süreli kullanımı sayesinde hastaların daha rahat etmesini de sağlıyor.
Çapraz-bağlı polietilen hakkında kısaca:
Doğrusal polietilen uzun bir hidrokarbon zincirinden oluşur. Doğrusal bir polimer olduğu için zincirler birbirine bağlı değildir ancak uzun zincirlerin birbirlerine ve kendi içlerine dolanması sayesinden belirli ölçüde etkileşim elde edilir. Bu zincir dolanması (entanglement) etkileşimi polietilene mukavemetini veren en önemli parametredir. Kristal yapıya sahip alanlarda ise moleküller arası (güçsüz) kuvvetler bulunur. Bu basit doğrusal polimer, oldukça iyi gerilme ve darbe dayanımına sahip olan tok ve esnek bir malzeme verir. Ancak, yüksek sıcaklıklara çıkarılan polietilenin kristal yapısı erimeye, moleküller arası etkileşimler güçsüzleşmeye ve yumuşak bir malzeme elde edilmeye başlanır.
Çapraz-bağlı polietileni plastik endüstrisine kazandıran sebep doğrusal polietilenin yüksek sıcaklıklardaki dayanımının düşük olması ve ısıtıldığı zaman yumuşayan polietilen reçinenin mekanik dayanımını kaybetmesidir. Polietilen zincirleri arasında çapraz-bağlar kurularak elastomer davranışı gösteren polietilen molekül ağı elde edilir. Genel olarak 3 ana sentez metodu bulunmaktadır: Engels-Azo kimyasal çapraz-bağlama, Silan kimyasal çapraz-bağlama (Sioplas Prosesi) ve ışınlama ile çapraz-bağlama. Çapraz-bağlanmış polietilenin en önemli faydaları ve gelişmiş fiziksel özellikleri ısı dayanımı, yüksek sıcaklıklarda basınç dayanımı, çevresel gerilme çatlağı (environmental stress cracking), kimyasal dayanımı, oksidasyon dayanımı, düşük sıcaklık mukavemeti, yüksek sıcaklıklarda uzun süreli mukavemeti, gaz nüfuzu dayanımı ve yüksek yalıtımıdır. Bütün bu gelişmiş fiziksel özellikleri sayesinde yüksek performans mühendislik malzemesi olarak kullanılır. Yüksek gerilim hattı kablolarında, su taşıma ve atık boru sistemlerinde bakır ve çeliğin yerini almıştır.
Kaynak: U.S. Patent 7,569,620 (Ağustos, 2009)
Üretim teknolojileri ile ilgili diğer haberler için,
Geri Dönüştürülebilir Termosetler
Polimer Mühendisliği Tasarım Sınırlarını Kaldırıyor
Türkiye’nin Artan Enerji Talebine Rüzgar Enerjisi Cevap Verecek
Bu yazı toplamda 188, bugün ise 0 kez görüntülenmiş