Malzemelerin spesifik yapılarına göre çeşitli maddelerden oluşan ürün yada ekipmanların doğal yolla yada manuel olarak maruz kalabileceği kimyasallar bulunmaktadır, ve bu kimyasallara dayanımı çok önemlidir. Plastiklerin hafif oluşları, kolay islenebilirliği korozyona karsı dayanıklılığı, iyi elektrik ve isi yalıtkanlığı gibi özellikleri nedeniyle; makine, uçak, elektrik-elektronik endüstrileri gibi bir çok endüstri dalında büyük miktarlarda kullanılırlar. Ancak plastikler metalik ve diğer mühendislik malzemelerine göre farklı özelliklere sahiptirler.
Plastiği oluşturan polimerilerin molekül ağırlığı, yapısı, çapraz-bağlanma derecesi ve iskeletinin içerdiği fonksiyonel gruplar, plastiği fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkiler.
Malzemenin özel yapısı sayesinde, ürünler ve ek parçalar kimyasallara dayanım gösterir.
Ayrıca kimyasallarla birlikte ürünler sıcak, soğuk, nemli, sulu, yoğun güneş ışığına maruz kalan vb. ortamlarda kullanılabilirler. Bu testlerde amaç ürünleri meydana getiren malzemelerin bu ortamlara ne kadar dayanıklı olduğunu görmektir. Bu malzemeler testlere göre değişen çeşitli şartlara maruz bırakılır. Yaşlandırma testlerinde, yaşlandırma öncesi alınan şahit numuneler ile yaşlandırma sonrası elde edilen numuneler karşılaştırılarak malzemelerin dayanıklılığı gözlemlenir.
Plastiklerin görünüşü
Plastiklerin çoğu renksizdir. Bu yüzden istenilen rengi elde etmek için renk verici maddeler kullanılır. Pigmentlerle opak görünüş elde edildiği gibi çözünür organik boyalara şeffaf bir görünüş elde edilebilir. Polimetilmetokrilat gibi bazı polimerler çok berraktır.
Bu özelliğinin yani sıra polimetilmetarilat hafif de olduğu için, hem optik camin yerine hem de uçak gibi araçlarda kullanılır.
Plastikleri yüzey sertliği
Plastik maddelerinin yumuşak ve çizilmeye karşı az dirençli olmaları, kendileri için bir dezavantajdır.
Termoplastiklerin sertliği, sıcak ve katılan plastikleştirici maddelerin artmasıyla azalır, yani yumuşar.
Termosetlerde ise, sıcaklık artışı sertlik üzerinde pek önemli etki yapmaz.
Plastikler cam, seramik ve metallere göre daha az serttirler.
Plastiklerin yoğunluğu
Plastik malzemeler, odun hariç, diğer tüm malzemelere göre daha düşük yoğunluğa sahiptirler.
Plastiklerin yoğunluğu 0,9 gr/cm3 ile 2,5 gr/cm3 arasındadır.
Pratikteki uygulamaları hacme göre olmasına karşın, ağırlık hesabıyla satılmaları, ağırlığın birinci planda olduğu yerlerde plastiğin geçerliliğini arttırmıştır.
Isısal özellikler
Plastiklerin ısısal özelliği en önemli özelliklerden biridir.
Her ne kadar bazı plastikler 100-180ºC aralığında uzun süreli kullanım için tavsiye edilebilir ve örneğin politetrafloraetan (PTEE) ve polifenilen sülfit gibi, başka plastikler 250ºC’ye kadar servis ömrüne sahip iseler de çoğu plastikler geniş bir sıcaklık aralığında yumuşama gösterirler.
Yüksek sıcaklıkta plastiklerin kullanılabilmeleri tayin eden yöntem yumuşama ve sapma sıcaklığıdır. Ancak bu sıcaklıkların malzemenin maksimum kullanma sıcaklıkları olmadığını hatırlatmakta fayda vardır.
Bununla beraber düşük zorlamalarda veya uzun aralıklı yüklemelerde, plastikler bu veya daha yüksek sıcaklıklara da dayanabilirler. Yumuşama sıcaklığı esasen yalnız malzemenin ön seçiminde bir bilgi vermektedir.
Plastiklerin önemli bir özelliği de bir ısısal iletkenliğidir. Genellikle plastiklerin isi iletkenliği kötüdür. Metallerin isi iletkenlikleri 200-10.000x104 cal/cm.snºC arasındadır.
Plastiklerin ısıl iletkenlikleri 2,0-8,0 cal/cm.snºCx104 arasındadır. Plastiklerin ısısal iletkenliklerinin düşük olmasından dolayı, sürtünme veya tekrarlanan gerilmelerin sebep olduğu sıcaklık büyümesi, malzeme içerisinde isi birikmesine neden olur.
Bu olay ısısal yorulmaya yol açar. Isıl yorulmayı azaltmak için, plastik malzemelere katkı maddeleri ilave edilir.
Bu amaçla en çok kullanılan katkı maddeleri metal tozları (alüminyum, bakir vb) veya çeşitli elyaflar (karbon elyafı, cam elyafı vb) katkılı plastiklerin ısıl iletkenlikleri en az on kat daha yüksektir.
Örneğin 4-30 değerinde olan epoksitlerin ısıl iletkenlikleri katkı maddeleri ile takviye edildiklerinde 800-2500 değerlerine kadar çıkabilmektedir.
Plastiklerin ısıl iletkenlikleri moleküllerin yani sıra kristalinite derecesi ve yönlenme gibi yapısal faktörlere bağlıdır. Kristalinite derecesi ve yönlenme artarsa, ısıl iletkenliği de artar.
Başka bir ısısal özellik ısısal genleşmedir.
Plastik malzemelerin islenmesinde önemli bir problem olan ısısal genleşme katsayısı, metallere göre çok daha büyüktür.
Kuvvetlendirici elyafların ilavesi plastiklerin ısısal genleşmelerini önemli derecede azaltmaktadır. Örneğin polis tirene %60 oranında cam elyafların ilavesiyle ısıl genleşme katsayısı yarıya indirilmektedir.
Isıl iletkenlik gibi ısıl genleşme de molekül ağırlığı ve yapısal faktörlerle değişir. Polimerin kristalinite derecesinin çapraz ve bağ yoğunluğunun artmasıyla ısıl genleşme katsayısı azalır.
Yönlenme yönünde katsayı azalırken dik yönde artar.
Bunların yani sıra, ısısal genleşme değerleri plastiklerin (Tg) camsı duruma geçiş s ıcaklığının ve ergime sıcaklığının (Tm) üzerinde veya altında farklıdır.
Plastiklerin ısıya karsı dayanıklılığı çok önemli bir faktördür. Genellikle termoplastikler yük olmadığı zaman 65-120ºC’de, bazı çeşitleri ise 260ºC gibi yüksek sıcaklıklarda bozunurlar.
Bu yüzden yüksek sıcaklıklarda düşük bir basınç altında kullanılmalıdırlar. Termosetler daha sert ve ısıya daha dayanıklıdırlar. Sıcaklık artarsa belirli bir sıcaklığa kadar sert kalırlar, fakat yüksek sıcaklıklarda kömürleşerek bozunur.
Genellikle termosetler 150-230ºC arasındaki sıcaklığa devamlı maruz kalabilirler; bazı özel termosetler 260ºC’ye kadar dayanabilirler. Asbest ve çam dolgu gibi dolgu malzemeleri plastiklerin ısıl dirençlerini arttırır.
Plastiklerin kimyasal özellikleri
Plastikler metallere göre kimyasal maddelere daha dayanıklıdırlar. Termoplastikler zayıf asit, baz ve tuz çözeltilerinde etkilenmemelerine karsın, organik çözücülerde çözünürler ve şişerler. Termoplastikler kuvvetli asit ve bazlardan kimyasal olarak etkilenirler.
Termosetler, termoplastiklere göre kimyasal maddelerin teması sırasında bozunmanın ilk başladığı bölgeler, plastikte kullanım sırasındaki eğilme, büzülme ve benzeri gerilmeler sonucu oluşan çatlaklardır.
Polimerlerin kimyasal dirençleri reaktif maddenin cinsine ve konsantrasyonuna, polimerik yapıya, sıcaklığa, uygulanan gerilmeye, yüzey pürüzlüğüne ve morfolojisine bağlıdır. Kısa süreli polimer-kimyasal çevre etkileşimleri çekme deneyleriyle, uzun süreli etkileşmeler ise sürtünme deneyleriyle belirlenirler.
Plastiklerin alevlenme özellikleri
Plastikler aleve karsı çok hassastırlar. Genellikle termoplastiklerin yanma hızı, aditif (yanmadan koruyan madde) kullanılarak yavaşlatılabilir. Bununla beraber bir çok plastik, alev uzaklaştırıldıktan sonra yanmaya devam etmez.
Bir plastik malzemenin alevlenme kabiliyeti ölçülebilir, fakat genellikle bu özellik yan manin özel şartları ile ilgili birçok faktöre bağlıdır. Örneğin plastikleştirici ihtiva eden kati PVC, alev uzaklaştırıldığında kendi kendini söndürür, halbuki plastikleştiricisiz köpük PVC havda yanmaya devam eder.
Çok sayıda deney metotları ortaya çıkmasına rağmen, son yıllarda kabul edileni Kritik Oksijen İndeksi (COI) kavramına dayanan yöntemdir.
Plastiklerin Hava Etkisiyle Bozulma
Polimerlerin zamanla yıpranmasına malzemenin kimyasal bozunması neden olmaktadır.
Bu olay bir veya bir çok faktörün etkisi altında meydana gelmektedir.
Bunların arasında en önemli olanlar termik, mekanik, fotokimyasal, radyasyon, biyolojik ve kimyasal faktörlerdir.
Çoğu defa şartlar, farklı farklı şekilde oluşan yıpranmaların ayni anda meydana gelmesini sağlar.
Örneğin açıkta bulunan bir polimer, UV radyasyonu, oksijen ve atmosfer yayımlarının etkisine maruz kalmaktadır.
Ayni şekilde polimeri, islenme esnasında yıpranma başlatabilen isi, mekanik kuvvetler ve oksijenin etkisi altında bulunmaktadır.
Hava etkisiyle plastiklerin yıpranması; radyasyon, uçan parçacıkların meydana getirdiği aşınma, yağmur veya dolu erozyonu ve hava kirliliğinin kimyasal etkisinin bir neticesidir.
Bu faktörlere karşı termoplastiklerin dayanıklılığı çok iyiden (akrilik ve PVC) zayıfa kadar (polistiren ve selüloz asetat) değişir. Su absorbsiyonu, plastikleştirici etkisinden dolayı, termoplastiklerin dayanıklılığı zayıftır.
Ancak en önemli faktör UV radyasyonunun etkisidir. Her iki durumda da plastik malzeme gevşektir; ayrıca ultraviyole etkisiyle renk kaybı meydana gelir. UV ışınlarına en dayanıklı plastikler akliliklerdir.
Diğer plastikler ayni dayanıklılığı gösteremezler, fakat bunların özellikleri karbon siyahi gibi uygun katkı maddeleriyle iyileştirilebilir. Havanın etkisi en çok, uzun süre güneş ışığına maruz kalan borularla rastlanır.
Plastik malzemelerin gerek hava gerekse iklim etkilerine karsı dayanımını arttırmak için antioksidan ve stabilizatör gibi katkı maddeleri ilave edilir.
Plastik Malzemelerin Kimyasal Dayanım özellikleri aşağıdaki standartlarda test edilmektedir.
TS ISO 4433-1 Termoplastik borular- Kimyasal sıvılara dayanıklılık- Sınıflandırma- Bölüm 1: Daldırma deneyi metodu
TS ISO 4433-2 Termoplastik borular- Kimyasal sıvılara dayanıklılık- Sınıflandırma- Bölüm 2: Poliolefin borular
TS ISO 4433-3 Thermoplastik borular- Kimyasal sıvılara dayanıklılık- Sınıflandırma- Bölüm 3: Plastikleştirici katılmamış poli (vinil klorür) (pvc-U) yüksek darbe mukavemetli pol (vinil klorür) (pvc-Hı) ve klorlanmamış- Poli (vinil klorür) (pvc-C) borular
TS ISO 4433-4 Termoplastik borular- Kimyasal sıvılara dayanıklılık- Sınıflandırma-Bölüm 4: Poli (viniliden florür) (pvdf) borular
TS 11448 Plastik borular ve ekleme parçaları kimyasal maddelere dayanıklılık - Sınıflandırma
Örnek Kimyasallar aşağıdaki gibidir.
Asetaldehit
Asetik asit
Aseton
Asetilen
Akrilik asit
Alkil alkol
Alkil benzen
Alkil klorür
Amin
Amino asit
Amonyak
Amonyum klorür
Anilin
Argon
Benzen
Benzoik asit
Benzil alkol
Benziliden aldehit
Bifenil
Bitüm
Borik asit
Bor triflorür
Fren yağı
Brom
Bromkloro metan
Bütan
Bütandiol
Bütanol
Bütil asetat
Bütil ftalat
Bütirik asit
Kalsiyum klorür
Kalsiyum hidroksit
Karbondioksit
Karbondisülfit
Karbonmonoksit
Sodyum hidroksit
Klor
Klor asetik asit
Klor benzen
Klor metan
Klor sülfonik asit
Klor triflor etan
Kloroform
Kromik asit
Sitrik asit
Temizleme kimyasalı (asidik)
Temizleme kimyasalı (genel)
Kresol
Siklohekzanol
Dekalin
Dibütil eter
Dibütil ftalat
Diklor benzen
Diklor etan
Dietil eter
Diizopropil eter
Dimetil eter
Dimetil sülfat
Etan
Etanol
Etil asetat
Etil klorür
Etilen
Etilen klorür
Etilen klorhidrin
Etilen glikol
Etilen oksit
Yağlar
Florür
Formaldehit
Formik asit
Akaryakıt, dizel
Akaryakıt, gazolin
Şanzıman yağı
Gliserol
Glikol
Glikol
Isıtma yağı
Helyum
Helyum
Heptan
Hekzaklorobenzen
Hekzan
Hidrolik yağı
Hidroklorik asit
Hidroklorik asit
Hidroflorik asit
Hidrojen
Hidrojen klorür
Hidrojen peroksit
Hidrojen sülfür
İzopropanol
İzopropanol
Kerosen
Ketonlar
Laktik asit
Lityum tuzları
Kaydırıcı yağlar
Kaydırıcı yağlar
Magnezyum hidroksit
Magnezyum tuzları
Magnezyum sülfat
Mangan tuzları
Civa
Metan
Metanol
Metilamin
Metil klorür
Metil etil keton
Metil format
Madeni yağ
Naftalin
Doğalgaz
Nitrik asit
Nitrik asit
Nitrobenzen
Oktan
Okten
Okzalik asit
Ozon
Pentanol
Petrol
Fenol
Fenil etanol
Ftalik asit
Potasyum bromür
Potasyum klorür
Potasyum dikromat
Potasyum hidroksit
Potasyum nitrat
Potasyum permanganat
Potasyum sülfat
Propan
Propiyonik asit
Propiyonik asit
Yağmur suyu
Buzdolabı yağı
Silikon yağı
Sodyum karbonat
Sodyum klorat
Sodyum hidrojen karbonat
Sodyum hidroksit
Sodyum hipoklorit
Sodyum tuzları
Buhar
Stearik asit
Stearik asit
Stiren
Kükürt
Kükürtdioksit
Sülfürik asit
Tetrahidrofuran
Tetrahidronaftalin
Toluen
Triklor etan
Triklor etilen
Triklor metan
Neft yağı
Üre
Üre
Ürik asit
Vinil asetat
Su
Ksilen
Çinko klorür