Polyester

SEM yedi lob kesitli yüksek yüzeyli **poliester** elyafın bükülme resmi

Poliester, ana zincirlerinin her tekrar biriminde ester işlevsel grup içeren polimerlerin bir kategorisidir.^[1]

Özel bir malzeme olarak, en çok polietilen tereftalat (PET) adı verilen bir türle ilgilidir.

Poliesterler, bitki ve böcek gibi doğada bulunan canlıların kimyasalların ve polibütirat, polikarbonat vb. içeren sentetik poliesterlerin geniş bir ailesidir.

Doğal poliesterler ve birkaç sentetik olanı biyobozunurdur ancak çoğu sentetik poliester değildir.

Poliester lifleri bazen harmanlanmış özelliklere sahip kumaş üretmek için doğal liflerle birlikte eğrilir. Pamuk-poliester karışımları güçlü, kırışmaya ve yırtılmaya karşı dayanıklıdır ve çekmeyi azaltır. Poliester kullanılan sentetik elyaflar, bitki türevi elyaflara kıyasla daha çok suya, rüzgara ve çevreye dirençlidir. Daha az yangına dayanıklıdır ve tutuştuğunda eriyebilir.^[2]

Sıvı kristal poliesterler, sanayide kullanılan ilk sıvı kristal polimerler arasındadır. Mekanik özellikleri ve ısıya dayanıklılığı için kullanılır. Bu özellikler, jet motorlarında aşındırılabilir conta uygulamalarında da önemlidir.^[3]

PET, termoplastik poliesterlerin en önemlilerindendir.

İlk sentetik poliester olan gliserin ftalat su geçirmezlik özelliği elde etmek için I. Dünya Savaşı’nda kullanılmıştır. Doğal poliesterler 1830’lu yıllardan beri bilinmektedir.

Poliester kelimesinin yaygın kullanımı poliester liften gelen kumaşı belirtir.

Sentetik poliesterler giyimde yaygın kullanılır. Poliester giysiler, doğal liflerle karşılaştırıldığında, daha az doğal hissedilir. Poliester lifleri sıklıkla pamuk lifleri ile beraber, daha iyi özellikli giysiler üretmekte kullanılır.

Tipler

Poliesterler, özellikle emtia plastikleri arasında sayılan PET tarafından yönlendirilen, ekonomik açıdan en önemli polimer sınıflarından biridir; 2000 yılında dünya çapında yaklaşık 30 milyon ton üretildi.^[4] Poliester ailesinde, R grubunun değişen doğasına bağlı olarak çok çeşitli yapılar ve özellikler vardır (mavi ester grubu ile ilk şekle bakınız).^[1]

Doğal

Doğada bulunan poliesterler, omega hidroksi asitleri ve bunların türevlerinden oluşan, ester bağları yoluyla birbirine bağlanan, belirsiz boyutta poliester polimerleri oluşturan Kütikulaların cutin bileşenini içerir. Poliesterler ayrıca yeraltı kuluçka hücreleri^[5] için selofan-benzeri bir poliester astar salgılayan Colletes cinsindeki arılar tarafından da üretilir ki bu yüzden onlara "poliester arıları" takma adı verilmiştir.^[6]

Sentetik

Sentetik poliester ailesi^[1]

Lineer alifatik yüksek moleküler ağırlıklı poliesterler (M_n >10,000) düşük erime noktalı (m. p. 40 – 80 °C) yarı kristalli polimerlerdir ve nispeten zayıf mekanik özellikler sergilerler. Hidrolitik kararsızlıklarından kaynaklanan doğal bozunabilirlikleri, onları olası bir çevresel etkinin söz konusu olduğu uygulamalar, örn. ambalaj, tek kullanımlık ürünler veya tarımsal malç filmleri^[7]⁠ veya biyomedikal ve farmasötik uygulamalarda kullanılır.^[8]

⁠* Alifatik lineer düşük molar kütleli (M_n < 10,000) hidroksi sonlu poliesterler, poliüretan üretimi için makromonomer olarak kullanılır.

Aşırı dallanmış poliesterler, özellikle düşük viskoziteleri, iyi çözünürlükleri ve yüksek işlevsellikleri nedeniyle^[9] termoplastiklerde reoloji değiştiricileri veya kaplamalarda çapraz bağlayıcı olarak kullanılır.^[10]
Poli(etilen tereftalat) ve poli(bütilen tereftalat) dahil olmak üzere alifatik-aromatik poliester, yüksek eriyen yarı kristal malzemedir (m. p. 160–280 °C) ve mühendislik termoplastiği, lif ve film olarak kullanılır.
Tamamen aromatik lineer kopoliesterler üstün mekanik özellikler ve ısı direnci sunar ve bir dizi yüksek performanslı uygulamada kullanılır.
Doymamış poliesterler çok işlevli alkollerden ve doymamış dibazik asitlerden üretilir ve daha sonra çapraz bağlanır; kompozit malzemelerde matris olarak kullanılırlar. Alkid reçineleri, çok işlevli alkollerden ve yağ asitlerinden yapılır ve oksijen varlığında çapraz bağlanabildikleri için kaplama ve kompozit sanayiinde çok kullanılır.

Ayrıca termoplastik poliester elastomerler (ester TPE'ler) olarak adlandırılan kauçuk-benzeri poliesterler de vardır. Doymamış poliesterler (UPR) ısıyla sertleşen reçinelerdir. Sıvı halde döküm malzemeleri, levha kalıplama bileşiklerilerinde, fiberglas laminasyon reçineleri ve metalik olmayan oto gövde dolgu maddelerinde kullanılırlar. Ayrıca pre-preglerde termoset polimer matrisi olarak da kullanılır. Camelyaf takviyeli doymamış poliester, yat gövdelerinde ve otomobil gövde parçaları olarak geniş uygulama alanı bulur.

Kimyasal yapısına bağlı olarak, poliester termoplastik veya termoset olabilir. Sertleştiricilerle kürlenen poliester reçineler de vardır; ancak en yaygın poliesterler termoplastiklerdir.^[11]

OH grubu, isteğe bağlı olarak pigmentli olabilen kaplamalar üreten 2 bileşenli bir sistemde bir İzosiyanat fonksiyonel bileşiği ile reaksiyona sokulur. Termoplastik olarak poliesterler ısı uygulandıktan sonra şekil değiştirebilirler. Yüksek sıcaklıklarda yanıcı olmalarına rağmen, poliesterler alevlerden büzülme ve tutuşma üzerine kendiliğinden sönme eğilimindedir. Poliester elyaflar, diğer endüstriyel elyaflara kıyasla yüksek dayanıklılık ve E-modülü ve ayrıca az su emme ve minimum büzülmesi vardır.

Poliesterlerin aromatik kısımlarının arttırılması onların cam geçiş sıcaklığı, erime sıcaklığı, ısıl değişmezlik, kimyasal değişmezlik ve solvent direncini arttırır.

Poliesterler ayrıca polikaprolakton diol (PCL) ve polietilen adipat diol (PEA) gibi telekelik oligomerler de olabilir. Daha sonra prepolimerler olarak kullanılırlar.

Uygulamaları

Kumaş üretimi için lifler (ve mikrolifler)
Şişeler
Film şeritler
Fotoğraf filmleri
Yaygın olarak kullanılan camla güçlendirilmiş (fiberglas) kompozit malzeme ve diğer kompozit malzemeler
LCD (likit kristal ekran)
Hologramlar
Filtreler
Sığaçlar için dielektrik film ve teller için yalıtım filmi ve yalıtım bandı
Halı
Sütür

Jet motorlarında aşınma contası olarak kullanılırlar.

Termoset polyester reçineler genellikle döküm malzemeleri olarak kullanılırlar, fiberglas kaplanmış reçineler ve metalik olmayan oto gövde dolguları gibi. Birçok uygulamada, polimerizasyon ve çapraz bağlar, metil etil keton peroksit veya benzol peroksit gibi organik peroksit içeren ısıveren (ekzotermik) tepkime başlatırlar.

Kaynakça

^ ^a ^b ^c Köpnick H, Schmidt M, Brügging W, Rüter J, Kaminsky W (June 2000). "Polyesters". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
^ Mendelson, Cheryl (17 Mayıs 2005). Home Comforts: The Art and Science of Keeping House. Simon and Schuster. ISBN 9780743272865. 8 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.
^ "Thermal Spray Abradable Coatings". www.gordonengland.co.uk. 20 Ocak 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Aralık 2018.
^ Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; :1 isimli refler için metin sağlanmadı (Bkz: Kaynak gösterme)
^ Hefetz, A., et al. (1979). Natural polyesters: Dufour's gland macrocyclic lactones form brood cell laminesters in Colletes bees. 8 Temmuz 2022 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Science 204(4391), 415-17.
^ Eveleth, R. and D. Chachra. Can Bees Make Tupperware? 22 Ekim 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Scientific American December 19, 2011.
^ Kong X, Qi H, Curtis JM (August 2014). "Synthesis and characterization of high-molecular weight aliphatic polyesters from monomers derived from renewable resources". Journal of Applied Polymer Science. 131 (15): 40579-40586. doi:10.1002/app.40579.
^ Park HS, Seo JA, Lee HY, Kim HW, Wall IB, Gong MS, Knowles JC (August 2012). "Synthesis of elastic biodegradable polyesters of ethylene glycol and butylene glycol from sebacic acid". Acta Biomaterialia. 8 (8): 2911-8. doi:10.1016/j.actbio.2012.04.026. PMID 22522011.
^ Gurunathan T, Mohanty S, Nayak SK (January 2016). "Hyperbranched polymers for coating applications: a review". Polymer-Plastics Technology and Engineering. 55 (1): 92-117. doi:10.1080/03602559.2015.1021482.
^ Testud B, Pintori D, Grau E, Taton D, Cramail H (2017). "Hyperbranched polyesters by polycondensation of fatty acid-based AB n-type monomers". Green Chemistry. 19 (1): 259-69. arXiv:1911.07737 $2. doi:10.1039/C6GC02294D.
^ Rosato DV, Rosato DV, Rosato MV (2004). Plastic product material and process selection handbook. Elsevier. s. 85. ISBN 978-1-85617-431-2. 3 Nisan 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.

[:0-1] Köpnick H, Schmidt M, Brügging W, Rüter J, Kaminsky W (June 2000). "Polyesters". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

[2] Mendelson, Cheryl (17 Mayıs 2005). Home Comforts: The Art and Science of Keeping House. Simon and Schuster. ISBN 9780743272865. 8 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.

[3] "Thermal Spray Abradable Coatings". www.gordonengland.co.uk. 20 Ocak 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Aralık 2018.

[:1-4] Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; :1 isimli refler için metin sağlanmadı (Bkz: Kaynak gösterme)

[hef-5] Hefetz, A., et al. (1979). Natural polyesters: Dufour's gland macrocyclic lactones form brood cell laminesters in Colletes bees. 8 Temmuz 2022 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Science 204(4391), 415-17.

[6] Eveleth, R. and D. Chachra. Can Bees Make Tupperware? 22 Ekim 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Scientific American December 19, 2011.

[7] Kong X, Qi H, Curtis JM (August 2014). "Synthesis and characterization of high-molecular weight aliphatic polyesters from monomers derived from renewable resources". Journal of Applied Polymer Science. 131 (15): 40579-40586. doi:10.1002/app.40579.

[Park_2012-8] Park HS, Seo JA, Lee HY, Kim HW, Wall IB, Gong MS, Knowles JC (August 2012). "Synthesis of elastic biodegradable polyesters of ethylene glycol and butylene glycol from sebacic acid". Acta Biomaterialia. 8 (8): 2911-8. doi:10.1016/j.actbio.2012.04.026. PMID 22522011.

[9] Gurunathan T, Mohanty S, Nayak SK (January 2016). "Hyperbranched polymers for coating applications: a review". Polymer-Plastics Technology and Engineering. 55 (1): 92-117. doi:10.1080/03602559.2015.1021482.

[10] Testud B, Pintori D, Grau E, Taton D, Cramail H (2017). "Hyperbranched polyesters by polycondensation of fatty acid-based AB n-type monomers". Green Chemistry. 19 (1): 259-69. arXiv:1911.07737 $2. doi:10.1039/C6GC02294D.

[11] Rosato DV, Rosato DV, Rosato MV (2004). Plastic product material and process selection handbook. Elsevier. s. 85. ISBN 978-1-85617-431-2. 3 Nisan 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Temmuz 2022.

[1]