Floropolimerler, yüksek performanslı plastik kategorisine aittir. Bu kategorinin en bilinen üyesi PTFE'dir. PTFE, en pürüzsüz ve en sağlam malzemelerden biridir.
Geçmiş
Özellikler
Uygulamalar
Süreçler
Geri Dönüşüm
SSS
Geçmiş
Floropolimerlerin hikayesi New Jersey'deki DuPont's Jackson Laboratuvarı'nda başlar. Dr. Roy J. Plunkett'in DuPont'taki ilk görevi yeni kloroflorokarbon soğutucuları araştırmaktır. Plunkett 100 pound kadar tetrefloroetilen gazı (TFE) üretmiş ve klorlama öncesinde küçük silindirler içine koyarak çok düşük sıcaklıklarda saklamıştır. Kendisi ve yardımcısı hazırlanan silindirlerden birini kontrol ettiğinde, dışarıya gaz çıkmadığını ancak silindirin gaz yokken sahip olduğu ağırlığı koruduğunu gözlemlemiştir. Silindiri açtığında beyaz bir tozla karşılaşan Plunkett, bunun nedenini araştırmıştır. Bu maddenin ısıya karşı dirençli, kimyasal açıdan eylemsiz ve yüzey sürtünmesinin çok düşük olduğu sonucuna varmıştır.
PTFE neredeyse bütün kimyasallara karşı eylemsizdir ve şimdiye kadar varolan en kaygan malzeme olduğu kabul edilir. PTFE, bu özellikleri sayesinde şimdiye kadar icat edilmiş en değerli ve kullanışlı malzeme olmuş, havacılık ve uzay, iletişim, elektronik, endüstriyel süreçler ve mimari gibi alanlarda çok önemli ilerlemeler sağlanmasına katkıda bulunmuştur.
PTFE, mutfak eşyalarında kaplama olarak ve kumaşlar ile tekstil ürünlerinde yağ ve leke önleyici olarak kullanımına bağlı üstün yapışmaz özellikleriyle dünya genelinde tanınmaktadır.
PTFE'nin keşfinden sonra, başka birçok floropolimer türü geliştirilmiştir. Florütleştirilmiş ve florütleştirilmemiş monomer kombinasyonunun kullanılmasıyla, sektörde farklı işleme ve kullanım sıcaklıklarına sahip bir sürü polimer geliştirilebilmiştir.
Özellikler
Floropolimer uygulamaları üstün fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ön plana çıkmaktadır.
Kimyasal eylemsizlik
Floropolimerler zorlu ortamlarda kullanılabilirler. Kimyasallara karşı sahip oldukları direnç nedeniyle kap ve boru tesisatlarının astarları, uçan kül toplama torbaları ve lityum iyon akü ambalajları gibi çoğu endüstriyel işlemde kullanılmaya müsaittirler.
Yüksek elektrik yalıtkanlığı
Bu eşsiz polimerlerin yalıtkan özellikleri, devre kartlarının küçültülmesini mümkün kılmıştır. En yeni savunma sistemlerinde bulunan yüksek hızlı, yüksek frekanslı radar ve iletişim cihazların ve aynı zamanda yeni nesil ultra hızlı bilgisayarların arkasında bu konsept yatmaktadır.
Alev Geciktirme
Floropolimerler, elektrik özellikleri ve alev geciktirmeye ilişkin sektör standartlarını karşılamaktadır. Kablo kılıfları (robotlar, kişisel bilgisayarlar, iletişim sektörü, yüksek frekanslara duyarlık, hava taşıtlarındaki elektrikli sistemler vb), fiber optik, tel kılıfları ve elektrikli-elektronik bileşenler kullanım alanlarına örnektir.
Düşük Sürtünme
Floropolimerlerin sürtünme katsayısı çok düşüktür. Örneğin PTFE, benzersiz şekilde köprülerde taşıyıcı ayak olarak kullanılır. Bu özelliğin aşınmaya neden olan ortamlarda kullanılması durumunda, aşınmaya karşı direncin iyileştirilmesi için genellikle eylemsiz dolgu maddeleri eklenir. Örneğin günümüzde yüksek performanslı otomobil ve hava taşıtı yatak ve contaları yaygın şekilde floropolimerlerden yapılmaktadır.
Yapışmazlık
Floropolimerler, eşsiz özelliklerinin sağladığı avantajlar nedeniyle günlük hayatta kullanılır. Evlerde mutfak malzemelerinin (tavalar, pilav tencereleri, bıçaklar vb) kaplamalarında, yazıcı tanburlarında, fotokopik makinelerinin kağıt aktarma parçalarında kullanılmaktadır.
Hava şartlarına dayanıklılık
Floropolimerler, dış mekanlarda ciddi bir performans kaybına uğramaz. Bakım gerektirmeden, uzunca bir süre kullanılabilirler. Sera uygulamalarında film, fotovoltaik hücrelerde film kapağı ve mor ötesi ışığa dirençli boyalar gibi mimari uygulamalarda kullanılırlar.
Eylemsizlik ve Engelleyici Özellikler
Floropolimerler, biyomedikal alanda kateterlerde ve tanılama ve terapötik işlemler gerçekleştirilirken kullanılan diğer parçalarda kullanılır. Neme karşı sahip olduğu yüksek direncin farmasötik ürünleri koruyabilmesi nedeniyle floropolimerlerin üstün engelleyici özelliklerinden farmasötik ambalajlarda faydalanılır. Floropolimerler benzine karşı yüksek direnç gösterir ve bu özelliğinden otomotiv sektöründe üretilen parçalarda faydalanılır.
Uygulamalar
Floropolimerler şuralarda kullanılır:
Hava taşıtı ve otomobillerin performans ve güvenliğini arttırmak amacıyla yüksek performanslı otomobil ve hava taşıtı yatak ve contalarında
Yüksek binalarda yangın riskini azaltmak ve endüstri ve otomotiv sektörünün neden olduğu kirlenmeyi azaltmak için alev geciktiricilerde
Yüksek termal kararlılığı ve yapışmaz özellikleri nedeniyle, kap, tava, bıçak, spatula vb çoğu mutfak ürününün kaplamalarında
Zorlu ortamlara dayanabilmesi nedeniyle borular ve kimyasal tankların astarlarında, lityum iyon pillerin ambalajlarında
Elektriğe karşı sahip oldukları yüksek direnç ve iyi elektrik yalıtkanlığı özellikleri sayesinde iletişim ve bilgisayar sektörlerindeki kablo kılıflarında
Kimyasallara dayanabilmesi nedeniyle biyomedikal uygulamalara yönelik implante edilebilir parçalarda ve kateterlerde
Süreçler
PTFE, burada bir floropolimer üretim örneği olarak kullanılmaktadır.
(PTFE, yalnızca karbon ve flor atomları içeren uzun ve doğrusal polimer zincirlerinden elde edilen bir polimerdir. Polimer, olağanüstü özelliklerini buna borçludur. Başlangıç malzemesi (yani monomer) olan tetrafloroetilenden (TFE) üretilir. TFE, sofra tuzundan (sodyum klorür, NaCl) başlamak üzere metan ve florit hammaddesi şeklinde birkaç adımda elde edilir. TFE gazı basınç altındaki kapalı bir kaba aktarılır ve bir katalizör kullanılarak polimerleştirildikten sonra çok uzun zincirler oluşturur. Polimerleştirme reaksiyonları genelde "serbest radikaller" olarak bilinen aktif moleküllerle başlatılır. Radikallerle başlatılan reaksiyonlar çok hızlı gerçekleşip bol miktarda ısı açığa çıkarabilir. Bu reaksiyonları kontrol altında tutmak için reaksiyon kapları suyla soğutulur. Buna rağmen reaksiyon koşullarının kararsızlaşmasını önlemek için çok dikkat edilmelidir. Sıcaklık kontrolünün yanı sıra, polimer kimyacıları kimyasalları (zincir aktarım maddeleri) kullanarak reaksiyon koşullarına müdahale edebilir ve farklı komonomerleri kullanarak polimerin kendisini değiştirip kopolimer elde edebilir.
Geri Dönüşüm
Geri kazanım
Floropolimerler, genellikle elektronik ekipmanlar ve ulaşım (otomobiller, trenler ve uçaklar) ya da kumaş ve metaller üzerindeki çok ince kaplamalar gibi spesifik karmaşık uygulamaların küçük bileşenlerinde kullanılır. Yeterli miktarda floropolimer geri kazanıldığında ve daha sonra yeteri miktarda geri dönüşüm sağlandığında, bunların uzman geri dönüştürücülere gönderilmesi gerekir.
Geri kazanılarak diğer malzemelere düşük sürtünmeli katkı maddesi olarak kullanılan floropolimerler pazarın önemli bir kısmını oluşturmaktadır.
Örneğin PTFE tipik olarak ince toz haline getirilir ve mürekkep ve boya gibi ürünlerde kullanılır.
Bertaraf
Floropolimer atık yetkili yakma fırınlarında yakılmalıdır. Geri dönüştürülemeyen floropoliğmerler tercihen enerji geri kazanımı amacıyla yakma fırınlarına gönderilmelidir. Yetki atık gömme alanlarında bertaraf edilmesi de mümkündür.