PolimerNedir.comPolimerler hakkında bilmek istediğiniz herşey burada

Dünyadaki plastik üretiminin %18′ini oluşturan poli(etilen tereftalat), polietilen ve polipropilenden sonra üçüncü sırada yer alır. Gündelik hayatımızda en çok karşılaştığımız, belki de adını en çok kullandığımız plastiklerden biri olan poli(etilen tereftalat) yaygın olarak PET kısaltmasıyla anılır. Ancak PETE, PETP ya da PET-P kısaltmaları da poli(etilen tereftalat) için kullanılmaktadır. Poliester grubundan olan PET, doğrusal bir termoplastik polimerdir ve çoğunlukla sentetik elyaf, yiyecek paketleme endüstrisi ve özellikle şişeleme gibi alanlarda karşımıza çıkar. Daha çok ısıl-şekillendirme yöntemiyle şekil verilen PET malzemeler, saf PET polimerinden oluşabileceği gibi bazı uygulamalarda cam elyafla güçlendirilerek mühendislik uygulamalarında yapısal malzeme olarak da kullanılabilir.

En önemli ticari poliester olan PET, ilk kez 1944 yılında piyasaya sürülmüştür. Yinelenen biriminde hem etilen grubu hem de tereftalat grubu içerdiği için poli(etilen tereftalat) adını alan PET’in kimyasal yapısını Şema 1′de görebilirsiniz.

Şema 1

Yüksek molekül ağırlığına sahip poliesterleri üretmek, naylon gibi poliamidleri üretmek kadar kolay değildir. Poliesterler genellikle düşük ağırlıklı glikol kullanılarak sentezlenir. Daha da genel bir sentez bilgisi vermek gerekirse, poliesterler bir diasit ve bir diolün esterfikasyon reaksiyonu sonucu elde edilir.Basit bir yoğunlaşma polimerizasyonu mekanizmasını kullanarak, esterifikasyon reaksiyonu ile tereftalik asit ve etilen glikol, bir asit katalizörüyle birlikte ısıtılınca polimerizasyon başlar ve PET elde edilir (Şema 2). Benzer bir reaksiyon tereftoil klorür ve etilen glikol ile de gerçekleşir ancak tereftoil klorür daha pahalı ve tehlikeli bir kimyasal olduğu için tercih sebebi değildir.

Şema 2

Laboratuvarda düşük miktarlarda elde edilen PET’i aynı şekilde ticari boyutta elde etmek masraflı bir zor bir problemdir. Poli(etilen tereftalat) üreten büyük kimyasal tesisler, transesterifikasyon reaksiyonunu takip eder, tereftalik asit yerine dimetil tereftalat kimyasalı ile etilen glikolü reaksiyona sokarak bis-(2-hidroksietil)tereftalat ve metanol elde ederler. Sıcaklığın 210°C’ye çıkarılmasıyla metanol buharlaştırılır, bunu takiben 270°C ısıtılan bis-(2-hidroksietil)tereftalat reaksiyona girerek PET ve gene etilen glikol ürünleri elde edilir. Elde edilen etilen glikol, yeni bir PET sentezi için yeniden kullanılabilir.

PET farklı kimyasal yöntemlerle sentezlenebildiği gibi, sentez sonrası değişik ısıl işlemlere tabi tutularak üretim yapılabilir. Üretim ve işlenme geçmişine göre PET tamamen amorf bir yapıya sahip olabileceği gibi yarı-kristal halde de bulunabilir. Termoplastik bir polimer olduğu için, üretimi takiben hangi fiziksel yapıya sahip olursa olsun, ek bir ısıl işlemle bu yapıyı değiştirmek ve geliştirmek mümkündür. Amorf yapıya sahip PET saydam (şeffaf) bir ürün oluştururken, içeriğindeki kristallerin boyutuna ve yapısına bağlı olarak yarı-kristal PET saydam ya da opak olabilir. Amorf yapı elde etmek için üretim sırasında eriyik halde bulunan PET, hızla soğutularak zincirler düzensiz yapıda dondurulur. Bütün yarı-kristal polimerlerde olduğu gibi PET’in de sahip olabileceği belirli bir en yüksek kristal yapı oranı vardır. Ticari olarak sentezlenen PET en fazla %60 oranında kristal yapıya sahip olabilir ve kristallerin ortalama erime sıcaklığı 270°C civarındadır. Elyaf olarak üretildiği durumlarda, elyaf üretimi sırasındaki çekme adımı sayesinde bu oran biraz daha artabilir. PET doğal halinde kristal yapıda durmayı tercih eder ancak çok kolay ve hızlı kristalleşen bir polimer değildir. Kristal yapının zor elde edilmesi sebebiyle mühendislik plastikleri arasında yerini alamamıştır. Uzun kristalleşme süresi sebebiyle kalıplama süresi maliyeti arttırır. Ancak PET’in kristalleşmesini hızlandırmak için kullanılan katkı maddeleri mevcuttur (kristalleşmeyi hızlandırıcı katkı maddeleri hakkında daha detaylı bilgi almak için bizimle irtibata geçebilirsiniz).

270°C  gibi gayet yüksek bir erime noktasına sahip olan PET, bükülmesi zor ve sert bir zincir omurgasına sahiptir. Bu sebeple yüksek mukavemete, yüksek tokluğa ve 150°C’ye kadar yorulmaya karşı yüksek dirence sahiptir. Düşük özgül ağırlığa sahip olan PET, üretildiği kalınlığa göre yerı-sert ya da tam-sert olabilir. Sağlam bir plastik olan PET darbeye karşı da dayanıklıdır. İyi mekanik özelliklere sahip olmasının yanı sıra gazlara, çözücü kimyasallara ve alkollere karşı iyi bir bariyerdir. Neme karşı bariyer özelliği o kadar iyi olmasa da diğer plastiklerin yanında yine de yeterli kalır. Kuvvetli bariyer özellikler sayesinde özellikle plastik şişelerde sıklıkla kullanılan PET, oksijen geçirgenliğinin kritik olduğu durumlarda ise poli(vinil alkol) ile kompozit oluşturarak daha iyi bir bariyer elde edilebilir.

Yönlendirilmiş (oriented) PET filmler mekanik mukavemetin önemli olduğu uygulamalarda ön plana çıkar. İki yöne yönlendirilmiş PET filmleri alüminize edilerek opak ve aynı zamanda yansıyan bir yüzeye sahip olur ve özellikle paketleme endüstrisinde esnek paketler üretmek için kullanılır. Ayrıca PET’den gelen mekanik mukavemetinin yüksek olması sayesinde bant uygulamalarında kullanılır. PET’i saf haliyle kullanmak yerine cam parçacıkları ya da elyafıyla güçlendirerek daha sert bir kompozit malzeme de elde edilebilir.

PET’in doğrusal bir termoplastik polimer olduğunu ve genellikle homopolimer olarak kullanıldığını daha önce belirtmiştik. Ancak, PET’i kopolimerizasyon ile güçlendirmek de mümkündür. En çok yapılan değişikliklerden biri etilen glikol yerine siklohekzan dimetanol grubunu polimer omurgasına eklemektir. Bu kimyasal PET zincirlerinin birbiriyle rahat bir uyum sağlamasını engeller ve PET’in kristal yapısını bozar. PET’in erime sıcaklığını düşmesini sağlayan yeni kopolimer yapısı, PETG adıyla piyasaya sürülmektedir.

2001 senesindeki kayıtlara göre dünyada yaklaşık 30 milyon ton PET üretilmiştir. Sentezlenen PET plastiklerinin %45′i elyaf uygulamalarında kullanılır. PET elyafları kırışıklığa ve aşınmaya karşı çok dayanıklıdır. Ayrıca çapraz-bağlanma ile işlenerek kalıcı kırışıklık-önleyici özelliğe sahip olur. Pamuk ya da selüloz bazlı elyafla karıştırılarak kullanılan tekstil ürününde neme karş daha iyi direnç ve doğallık hissi yaratılır. Elyaf olarak üretilen PET perdelerde, giyim eşyalarında, döşeme kumaşlarında, lastik şeritlerinde, ve endüstriyel filtreleme işlemlerinde kullanılır. PET’in başarılı gaz bariyeri özelliği sayesinde, üretilen PET polimerinin %10′u şişeleme başta olmak üzere yiyecek-içecek paketleme endüstrisinde kullanılır. Film uygulamalarında kullanılan PET polimeri daha çok fotoğraf filmlerinde, manyetik ve X-ışını bantlarında ve elektrik yalıtımı uygulamalarında kullanılır. Bu kullanım alanlarına ek olarak, bazı mühendislik uygulamlarında çelik ve alüminyum gibi metallerin yerini alarak, elektronik cihazlarda, ofis teçhizatlarında ve otomotiv parçalarında da PET kullanımı yaygındır. Bu tür mühendislik uygulamarında kullanılan PET genellikle cam elyafı, silikon, grafit, ya da Teflon ile kompound edilerek mukavemeti ve sertliği daha da arttırılır. Örnek vermek gerekirse, cam elyafıyla güçlendirilmiş PET kompoziti 150°C sıcaklığında sürekli olarak kullanıma uygundur.

Uluslararası plastik piyasasında kullanılan ticari PET elyafları Dacron, Diolen, Tergal, Terylene, ve Trevira markalarıyla; plastik şişe reçineleri Cleartuf, Eastman PET ve Polyclear markalarıyla; PET filmleri Hostaphan, Melinex, ve Mylar markalarıyla; özellikle enjeksiyon kalıplamada kullanılan PET reçineleri ise Arnite, Ertalyte, Impet, Rynite ve Valox markalarıyla bilinir.