Plastikler kullanım alanlarının çokluğu nedeniyle modern yaşamın vazgeçilmez bir parçası olmuşlardır. Plastik malzemeler kullanım kolaylığı, ucuzluk, dayanıklılık, kolay işlenebilirlik, yalıtkanlık ve geri kazanım gibi özelliklerinden dolayı günlük yaşamda sıkça tercih edilir. Plastik, kalıba dökme ya da herhangi başka bir teknikle kolayca biçimlendirilebilen çok çeşitli yapay malzemelerin ortak adıdır. Bugünkü anlamı ile plastikler, yüksek molekül ağırlıklı organik moleküllerdir.
Plastiklerin içeriğini polimerle birlikte bazı katkı maddeleri oluşturur. Doğada bulunan ve sentetik olarak üretilen tüm maddeler, atom grupları ile küçük ya da büyük moleküllerden oluşur. Bazı moleküller birbirine eklenme özelliği gösterir. Polimerler, birbirlerine eklenme özelliği gösteren moleküllerin bir düzen içerisinde sıralanarak eklenmesi ile oluşturulan organik kimyasal maddelerdir. Kısaca açıklamak gerekirse polimerler, birbirine kimyasal olarak bağlı birimlerin yinelenmesiyle ortaya çıkan zincir yapılardır. Polimeri oluşturan en küçük kimyasal birime monomer, bu küçük birimlerin birbirleri ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu oluşan uzun zincirlere ise polimer denir.
Plastik malzemeler ısıl davranış açısından termoplastik ve termoset olarak iki sınıfa ayrılır:
Termoplastikler
Termoplastiklerin en önemli özelliği, ısıtıldıklarında yumuşamaları ve yumuşak haldeyken mekanik yollarla kolayca biçimlendirilebilmeleri, soğutulduklarında ise yeniden sertleşebilmeleridir. Termoplastikler ısıtma ve soğutma işlemlerinde kimyasal değişikliğe uğramadan sadece fiziksel değişikliğe uğrayan plastik türüdür. Bu özellik plastiklerin molekül yapısından kaynaklanır. Plastiklerin polimer yapısını ısı altında gevşeyerek birbirinden uzaklaşan, soğuduklarında ise tekrar iç içe geçen uzun molekül zincirleri oluşturur. Çapraz bağların olmaması nedeniyle ısıtıldığında polimer zincirleri arasındaki nispeten zayıf kuvvetler ortadan kalkar ve bu zincirlerin birbirleri üzerinden kolaylıkla kaymasıyla malzeme akışkan bir hal alır. İstenilen şekildeki bir kalıba konulup malzeme tekrar soğutulduğunda ise tekrar eski sert haline geri döner. Kullanılmış termoplastikler ısı ve basınç uygulanmasıyla geri dönüştürülüp yeniden üretimde kullanılabilirler. Sıklıkla kullanılan termoplastikler arasında polietilen, polivinil klorür, polistiren gibi plastikler bulunmaktadır.
Polietilen (PE)
Etilen molekülleri çeşitli tekniklerle birbirlerine eklenerek polimerleştirilebilir ve bunun sonucunda düşük molekül ağırlıklı mumlardan molekül ağırlığı çok yüksek olan kristal yapılı, yüksek yoğunluklu polietilene kadar çok çeşitli ürünler elde edilebilir. Polietilen, düşük yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu olarak ikiye ayrılır.
Düşük yoğunluklu polietilenler esnek, yarı ışık geçirgenliğine sahip, mumsu yapıda, düşük sıcaklıklara dayanıklı ve ucuzdurlar. Genel olarak gaz ve su boruları, plastik poşet ve diğer paketleme ürünleri ve çok çeşitli numune ve saklama kapları yapımında kullanılırlar. Yüksek yapılı polietilenler ise yarı sert, yarı ışık geçirgenliğine sahip, mukavemeti yüksek, kimyasallara dayanıklı, düşük su absorplama özelliklerine sahip olup aynı zamanda ucuzdurlar. Genellikle mutfak aletleri, yiyecek kaplama malzemeleri, benzin depoları, süt ve sıvı deterjan kapları yapımında kullanılırlar.
Polipropilen (PP)
Propilen gazının polimerleştirilmesi sonucu üretilir. Ayrıca polipropilen yağ rafine işleminin yan ürünüdür. Polipropilen, polietilenin özellikleri ile benzer özelliklere sahiptir. Fakat polipropilen daha dayanıklı bir malzemedir. Hafiftir, suyu emmez, Baskı ve çatlamaya karşı yüksek dayanıklılık gösterir. Çoğu asit ve bazlara, organik çözücülere, elektrolitlere karşı yüksek dayanımlıdır. Zehirsizdir, leke tutmaz, üretimi kolay ve ekonomiktir. Plastik şişe üretiminden halılara, plastik mobilyalardan ambalajlara kadar yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Bakteri üremesine olan direnci sebebiyle medikal araç-gereç yapımında sıkça kullanılır. Dokunmamış iplik olarak tarım ve balıkçılık sektörlerinde, esnek paketleme yapımında, inşaat sektöründe ve otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılırlar.
Polistiren (PS)
Polistiren, petrol ürünü olan sıvı stirenin polimerizasyonu ile elde edilir. Oda sıcaklığında katı bir termoplastik olup, yüksek sıcaklıklarda akışkan hale getirilebilir. Polistiren, film, et ve sebze tezgahları ve saydamlık isteyen paketleme uygulamalarında, polistiren köpük , karton yumurta kolilerinde, et ve kümes hayvanları tezgahlarında, sıcak ya da soğuk yalıtım isteyen gıda paketlerinde, kozmetik ve kişisel bakım ürünleri, mücevher ve fotoğraf film kapları yapımında kullanılmaktadır.
Poli Vinil Klorür (PVC)
Poli Vinil Klorür, ikinci en fazla üretilen termoplastik polimerdir. Sert ve esnek olmak üzere başlıca iki formda eldesi mümkündür. Üretilen Poli Vinil Klorürün yaklaşık yarısı inşaat/yapı malzemesi olarak kullanılır. Poli Vinil Klorürün en önemli avantajı çok çeşitli katkı maddeleriyle olan uyumudur. İçindeki klor atomları sayesinde alev alması kendiliğinden önlenir. Mükemmel elektrik yalıtımı sağlar ve kablolarda yalıtım için kullanılır. Medikal, bakım, cerrahi ürün ve bunların paketleri Poli Vinil Klorürden yapılmaktadır. Ayrıca yüksek performansı ve ucuz maliyeti sebebiyle otomobil sektöründe de sıkça kullanılır. Pencere profili, kanalizasyon ve su boruları, medikal ürünler, kan torbaları, kablo ve tel yalıtım kaplamaları, yer kaplamaları, paketleme, kredi kartları, suni deri ve diğer kaplama kumaşlarda da sıklıkla kullanılmaktadır.
Akrilat Esaslı Plastikler
Akrilat esaslı plastiklerin başlıca malzemesi Poli (metil metakrilat) dır. Bu malzeme camın alternatifi olarak sıklıkla kullanılır. Camın yarısı kadar ağırlığa sahiptir, kırılmaz, daha kolay çizilir. Işığı daha fazla iletir. Düşük sıcaklıklarda üretilir. İnsan dokusuyla olan uyumu sebebiyle göz merceği ve kontak lens yapımında kullanılır. Kemik çimentosu ve takma diş uygulamalarında da yaygındır. Hava geçirmez, hafif ve kalıntı bırakmadan yanması gibi özellikleri onu çoğu kullanım alanı için elverişli kılar. Koruyucu gözlüklerde, laboratuar malzemelerinde kullanımı yaygındır.
Polikarbonat (PC)
Polikarbonat kırılmaya camlarda, son derece hafif gözlük camlarında kullanılır. Koruyucu başlıklarda, spor ve koruyucu gözlüklerin lenslerinde, yeni doğmuş bebeklerin konulduğu küvezlerde, diyaliz makinelerinde ve sağlık ünitelerinde kullanılır.
Politetrafloroetilen (PTFE)
Politetrafloroetilenin moleküler yapısı termoplastikler bölümünde bahsedilen polietilen gibidir. Tek farkı polietilendeki hidrojen atomlarının yerini flor atomlarının almasıdır. Ticari ismi teflon olarak bilinir. Kimyasallara dayanıklılığı çok yüksektir. İnsan vücudunda yapay damar olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Termoset plastikler
Termoset plastikler çözünmez ve ısıtıldıklarında yumuşamazlar. Bu tip plastikler bir kez ısı ve basınç altında şekil verildikten sonra yeniden şekillendirilemezler. Bu özellikleri, yapılarında bulunan polimer zincirlerin termoplastiklerin aksine çapraz bağlarla (kovalent bağlarla) birbirlerine bağlanmış olmalarından kaynaklanmaktadır. Termoset ve termoplastikler arasındaki en önemli fark termosetlerde zincirler arasındaki bu çapraz bağlardır. Bu bağlar, plastik ısıtıldığında zincirlerin birbirinden uzaklaşmasını önlemekte, dolayısıyla plastik şekil değiştirememektedir. Çok yüksek ısıların uygulanması halinde ise polimer zincirlerindeki kimyasal bağlar kopar ve malzeme özelliklerini kaybeder. Termosetlere örnek olarak epoksi reçineler, poliüretanlar, doymamış polyester reçineler verilebilir.
Epoksi Reçineler
Epoksi reçineler, denizcilikte, otomotiv sektöründe, elektrik-elektronik sistemlerinde ve birçok endüstriyel uygulamalarda kaplama, boya, tutkal ve yapı elemanı olarak kullanılır. Yüksek kimyasallara dayanıklılık, düşük geçirgenlik, sıkı bağ yapısı sebebiyle kaplama alanında sıklıkla tercih edilirler. Epoksi reçinelerin bir çoğunun çözücü içermemesi nedeniyle köpük yüzeylere zarar vermeden birlikte uygulanması da önemli bir avantajdır. Normal koşullarda yalıtkandırlar. İletken polimerlerle birlikte uygulandıklarında yarı iletken, kalay gibi metallerle uygulandıklarında ise iletken malzemeler elde edilmesi sayesinde elektronik sistemlerde de uygulama alanı bulmuştur.
Poliüretanlar
Poliüretan, siyanat ve alkol grubu içeren iki veya daha fazla kimyasal sıvının belirli oranlarda karıştırılması ve ardından çapraz bağlanması ile elde edilir. Poliüretanın en yaygın kullanım şekli köpük formudur. Poliüretan, pek çok yapı malzemesi için dolgu ve sızdırmazlık sağlayan, havadaki nemle genleşen bir montaj malzemesidir. Hızlı sertleşmesi nedeniyle nem ve kuruluğa karşı etkili bir yalıtım olanağı sağlar. Suya tamamen dayanıklıdır. Sıkıştırma yoluyla sabitlenmesi istenilen kapı, pencere kasaları ve boru sistemleri izolasyonunda, beton zeminli yüzeylerde çatlak ve boşlukların doldurulmasında kullanılır. Poliüretanların avantajları düşük ağırlık, düşük ısı iletkenliği, hafiflik ve dayanıklılık, yüksek çarpma direnci ve düşük maliyetli olmasıdır.
Doymamış Polyester Reçineler
Polyester plastiklerin ana bağları içinde ester fonksiyonel grupları içeren yoğuşma polimerleri olup doymuş ve doymamış olmak üzere ikiye ayrılır. Doymamış polyesterler ester grupları ile birlikte çift bağlar içerdiklerinden çapraz bağ oluşturma eğilimi gösterirler ve sonucunda ortaya çıkan ürün termoset plastiktir. Ester grupları içermesine rağmen çift bağlar içermeyen polyesterler doymuş yapıları sebebiyle çapraz bağ oluşturmazlar. Bunlar, termoplastik bölümünde polietilen tereftalat ve polikarbonat plastikleriyle örneklendirilmiştir.Polyester lifler sıklıkla pamuk lifleri ile beraber daha iyi özelliklere sahip giysiler üretmekte kullanılır.
Sonuç olarak, tıp sektöründe kullanılan plastik yüzdesi diğer sektörlere oranla düşük olmakla birlikte sağlık açısından polimersiz bir yaşam düşünülemez. Hijyenik, sağlam, hafif, koruyucu, atılabilir, uygulama esnekliğine sahip olması gibi birçok avantajından dolayı tıp alanında plastikler kullanılmaktadır. İnsan dokusunun tekrar oluşturulmasına imkan verirler, tedavide uygulama kolaylığı sağlarlar. Plastik tıp alanında en çok kullanılan polimerlerden biri de polikarbonattır. Polikarbonat biyouyumluluk, yüksek mukavemet, ısıya karşı dayanımı iyi olması gibi özellikleri sayesinde birçok tıbbi cihazda kullanılmaktadır. Taşınabilir solunum terapi cihazlarında, diyaliz cihazlarında da kullanılmaktadır. Kan ve idrar torbalarının, kanüllerin yapımında, kırık kemiklerin düzgün kaynamasında PVC kullanılmaktadır. Göz içi lenslerin yapılmasında polimetilmetakrilat kullanılmaktadır. Galoş, kateter, yarabandı, lavman setleri de plastiklerden yapılmaktadır.