E-PVC, emülsiyon polimerizasyonu ile üretilen PVC türüdür. Fiziksel özelliklerini ve kimyasal yapısını daha iyi anlayabilmek için öncelikle PVC’ye göz atalım.
Polivinil Klorür (PVC)
PVC bir polimerdir. Monomeri ise etilenden ve klordan elde edilen vinil klorür monomeridir (CH2
=CHCl). Vinil klorür monomerinin kaynama noktası -13,4°C’dir. Oda sıcaklığı ve atmosferik basınç altında gaz halde bulunur. Bu nedenle tüm polimerleşme işlemlerinde sıkıştırılmış uçucu bir sıvı olarak kullanılır.
Fiziksel Özellikleri
[caption id="attachment_104825" align="aligncenter" width="567"]
Tablo 1. Standart sıcaklık ve basınç altında fiziksel özellikler (25°C ve 100 kPa)[/caption]
Üretim Yöntemi
Etilenin klorlü ortamdan geçirilmesi ile oluşan vinil klorür monomerlerinin, uygun katalizör kullanarak sıcaklık ve basınç altında bir araya getirilmesi ile PVC elde edilir. PVC’nin temel bileşeni kaya tuzundan elde edilen klordür ve ham petrol malzemenin %43’üne karşılık gelmektedir.
[caption id="attachment_104826" align="aligncenter" width="598"]
Şekil 1. PVC üretim akış şeması[/caption]
Emülsiyon PVC (E-PVC)
Yukarıda bahsedildiği gibi, emülsiyon polimerizasyonu yöntemi ile üretilen PVC emülsiyon PVC olarak adlandırılmaktadır. Emülsiyon polimerizasyonu ile; bütadien ve izopropen gibi konjuge dienler, vinil asetat, vinil klorür, çeşitli akrilatlar, metakrilatların polimerizasyonu ve bu monomerlerin farklı kopolimerleri üretilebilmektedir.
Emülsiyon Polimerizasyonu
Emülsiyon yapıcılar (Emülgatör) yardımı ile su içinde çok ince dağıtılmış monomerlerin polimerleştirilmesi yöntemi emülsiyon polimerizasyonudur. Emülsiyon yapıcılar, bir ucu suda diğer ucu monomerde çözünebilen kimyasallardır.
Emülsiyon yapıcı suda çözünür ve hidrofilik kısımlar içe dönük olarak yan yana dizilerek top haline gelir. Bu toplara “misel” adı verilir. Emülsiyon polimerizasyonunda ortamda; su, monomer, misel yapıcı ve başlatıcılar bulunmaktadır.
• Misel yapıcı olarak; sodyum laurat ve dodesil trimetil amonyum bromür kullanılır.
•Başlatıcı olarak kullanılan kimyasallar Tablo 2’de reaksiyon sıcaklığına göre sıralanmıştır. Başlatıcının türü ve konsantrasyonu, polimerleşme derecesini etkileyen faktörlerden biridir. Başlatıcı konsantrasyonunun artması ile genellikle polimerleşme derecesi artmakta ve molekül ağırlığı ters orantılı olarak düşmektedir. Polimerizasyon işlemlerinde genellikle monomerin %0,1-1,0’i kadar başlatıcı kullanılmaktadır. Emülsiyon polimerizasyonunda başlatıcı olarak sıklıkla suda çözünen peroksit ve persülfatlar tercih edilmektedir.
[caption id="attachment_104827" align="aligncenter" width="571"]
Tablo 2. Başlatıcı kimyasallar[/caption]
Emülsiyon polimerizasyonunun aşamaları şu şekildedir:
1. Başlangıçta misel yapıcı ve su karıştırılır,
2. Karışımda bulunan misellerin bir kısmı suda çözünür, bir kısmı da bir araya toplanarak küresel miselleri oluşturur,
3. Su içerisinde miseller çözündükten sonra karıştırılarak ortama monomer katılır,
4. Monomerler misellere ilerler ve miseller büyürken ortamdaki emülgatör moleküllerini adsorplar,
5. Zamanla polimer tanecikleri büyürken monomer molekülleri azalır ve polimerizasyon %50-80 oranda ilerlediğinde monomer molekülleri tükenmiş olur,
6. Polimerizasyon tanecikleri içinde zincir reaksiyonlarının sona ermesiyle polimerleşme tamamlanır.
[caption id="attachment_104828" align="aligncenter" width="459"]
Şekil 2. Emülsiyon polimerizasyonu aşamaları[/caption]
(a) Başlamadan önce; (b) Polimerizasyonun başlaması; (c) Polimerizasyonun sürdürülmesi, tüm miseller tükenmiş; (d) Monomer damlaları tükenmiş; (e) Polimerizasyonun sonlanması (o- : Misel, M: Monomer, P: Polimer, R: Serbest Radikal)
Emülsiyon Polimerizasyonunun Avantajları
• Polimerizasyon hızı yüksektir,
• Yüksek mol kütleli polimer elde edilebilir,
• Reaksiyon sıcaklığı düşüktür ve bu nedenle sıcaklık kontrolü kolaydır,
•Viskozite düşüktür. Buna bağlı olarak karıştırma ve ısı transferi kolaydır,
• Kütle ve çözelti polimerizasyonu yöntemlerine göre daha emniyetlidir,
• Organik çözücü kullanılmaz, çözücü sudur. Bu nedenle maliyeti düşük ve daha sağlıklı bir yöntemdir.
Emülsiyon Polimerizasyonunun Dezavantajları
• Diğer proseslere göre daha çok katkı maddesi kullanılır,
• Polimerden miseli uzaklaştırmak zordur.
E-PVC Kullanım Alanları
•Etiket,
• Branda,
• Suni deri,
• Yer karosu,
•Trafik konileri,
•Duvar kağıtları,
• Kumaş kaplama,
• Matbaa mürekkebi,
• Plastisol mürekkebi üretiminde,
• Otomobillerde gövde altı örtüsü olarak kullanılır.
Türkiye’deki E-PVC Talebi
Ülkemizde E-PVC üreticileri ve geri dönüşüm firmaları mevcuttur. Aynı zamanda ürünün ithalatı da yapılmaktadır. GTİP (Gümrük Tarife İstatistik Pozisyon) numarası ise 3904.10.00.00.11 olarak tanımlanmıştır. Türkiye İstatistik Kurumu verilerine göre; 2019 yılı toplam E-PVC ithalatı yaklaşık 45 bin tondur. En çok ithalat yapılan ülkeler sırasıyla Almanya, İsveç ve Fransa’dır.
Kaynaklar
1- Polimer Kimyası. PVC. Ty. Erişim Tarihi: 26.08.2020 www.lisans.cozum.info.tr
2- “Polyvinyl chloride”. Ty. Erişim Tarihi: 26.08.2020 en.wikipedia.org
3- “Polivinilklorür”. Ty. Erişim Tarihi: 26.08.2020 www.pagev.org/polivinilklorur
4- Sümer İ. Vinilasetat ve Butil Akrilat Kopolimerizasyonu Üzerine Başlatıcı Etkisi. (2003). Erişim Tarihi: 26.08.2020. www.dspace.yildiz.edu.tr
5- “Emülsiyon Polimerizasyonu”. (2015, Ekim). Erişim Tarihi: 26.08.2020. www.plastikciyiz.wordpress.com
6- Evcin A. Polimer Malzemeler. (2017). Erişim Tarihi: 26.08.2020. blog.aku.edu.tr
7- “Emülsiyon PVC Nedir?”. Ty. Erişim Tarihi: 26.08.2020 www.eymenpetrokimya.com.tr
,
Öznur Kurt
Ürün ve Hizmet Geliştirme Uzmanı
Aleph Trade
