DERS 6 4. ÇÖZÜCÜLER Resim 1. Ciriş bitkisi. 1
4. ÇÖZÜCÜLER Çözücüler normal sıcaklık ve basınçta sıvı halde bulunan organik maddelerdir. Organik olmayan fakat herkes tarafından bilinen su da bir çözücüdür. Suyun çevrenin bir parçası olması, kolay temin edilebilir olması, ucuzluğu, sağlık ve güvenlik sorunu yaratmaması nedeni ile yapıştırıcıların çözünmesinde en çok tercih edilen maddedir. Gerek suyla gerekse organik çözücülerde, yapıştırıcının hazırlanmasında kullanılan plastik ve organik doğal kaynaklı maddelerin çözünmesiyle viskoz bir karışım elde edilmektedir. Bu karışım çözelti solüsyon olarak adlandırılmaktadır. Bir çözeltide solüsyonda, çözen ve çözünen olmak üzere iki kompenent bulunmaktadır. Çözen madde çözücü olarak tanımlanmaktadır. Çözünen madde olarak daha çok plastikler ve doğal kaynaklı organik maddeler kullanılmaktadır. Çözücüler yapıştırıcıların viskozitesini etkiler onları seyrelterek daha akışkan olmalarını sağlar. Çözücüler, yapıştırcıların uygulandıkları yüzeyi ıslatarak yapışma ve yapışkan maddenin tüm yüzeye yayılmasını sağlayarak kuvvetli bir yapışma gerçekleştirmesine yardımcı olurlar. Çözücüler çözelti içindeki yapışmadan sorumlu katı maddeyi ince ve düzgün bir film tabakası halinde yapıştırılacak yüzeye taşır ve yapıştırıcının yüzeyin her bölgesine eşit miktarda dağılmasını sağlar. Bir yapıştırıcının çözünebilmesi için formülasyonundaki yapışmadan sorumlu polimerin uyum gösterdiği ve çözünebildiği bir çözücü seçilmelidir. Çözünmeyi kolaylaştırmak, hızlandırmak ve çözünen madde miktarını artırmak için çözücüyü ısıtmak veya çözeltiyi karıştırmak veya hem ısıtmak hem de karıştırmak gerekebilir. Sıcaklık ve karıştırma ile birçok maddenin suda ve diğer organik çözücülerde çözünürlükleri artar. Çözücüler plastik maddeleri çözebildikleri gibi birbirleri içinde de çözünürler veya birbirleriyle karışırlar. İki ayrı çözünen birbiri içerisinde sonsuz derecede çözünmesi, karışması birbiriyle karışabilen çözücüler olarak bilinirler. Diğer taraftan bazı çözücüler birbiri içinde kısıtlı ölçüde karışırlar ve bazıları da karışmaz ve birbirlerine karşı uyum göstermezler. Gerek çözücü gerekse çözünen madde ısı gerektirmeksizin bir çözelti meydana getirebiliyorsa, çözücü ve çözünen madde birbirlerine uyumlu demektir. Belli bir miktardaki çözücünün içinde çözeceği madde miktarı sınırlıdır. Belli bir miktar çözücünün içinde çözebileceği maksimum madde miktarı o çözücünün doygunluk noktasını oluşturur. Çözücüdeki katı madde miktarı çözeltinin konsantrasyonunu ve çözeltinin akışkanlığını belirler. Çözeltinin konsantrasyonu sıcaklıkla da değişir. Konsantrasyonu fazla olan bir çözeltinin ise akıcılığı azalır. 1 İyi bir yapışmanın gerçekleşmesi için çözeltinin akışkan olması ve böylece uygulandığı yüzeye homojen bir şekilde yayılması şarttır. Su ve organik çözücüler, organik esaslı yapıştırma özelliği olan maddelerin çözülmesi için kullanılırlar. Oysa suda çözünebilen madde miktarı oldukça sınırlıdır. Suda çözünmeyen bazı maddeler suyla karışabilirler ve su içerisinde emülsiyon halinde bulunur ya da 1 Kaya, 2004, 27-28. 2
dispersiyon halinde su içerisinde dağılırlar. Öte yandan suda çözünmeyen ve çoğunluğunu plastik maddelerin oluşturduğu organik maddelerin büyük bir kısmı organik çözücülerde çözünmektedir. 4.1. Bir polimerin çözünürlüğünü etkileyen faktörler şunlardır: 1. Çözücü ve polimerlerin kimyasal ve fiziksel yapılarındaki benzerlik çözünürlüğü artırır, 2. Bir polimerin molekül ağırlığı arttıkça çözünürlüğü azalır, 3. Bir polimerin erime sıcaklığı arttıkça çözünürlüğü azalır, 4. Bir polimerde polar bir grubun olması çözünürlüğü düşürür. Bu durum iki polimer arasında kuvvetli bir bağ olduğunu gösterir, 5. Molekül ağırlığı düşük olan bir madde belirli bir miktara kadar çözünebilir. Molekül ağırlığı yüksek olan maddeleri bir çözücü ile temas ettiklerinde önce çözücüyü emerek bünyelerine alırlar ve daha sonra yavaş yavaş çözünürler. 2 Bir çözücünün veya çözücü karışımının bir polimeri çözüp çözmediğinin tespiti için çözücünün ve çözünen maddenin polaritesinin aynı olup olmadığına bakılır. Her iki komponentin de polaritesinin aynı olması çözünürlük için gereklidir. 3 Kesin bir sınıflandırma yapmak mümkün olmasa da çözücüler; A. Hidrokarbon (Nonpolar) Toluen, paraksilen ve nafta gibi bünyesinde hidrojen ve karbon bulunduran çözücüler nonpolar (hidrokarbon) çözücülerdir. B. Oksijen içeren (Polar) veya kimyasal çözücüler olmak üzere iki grup altında sınıflanabilir. Su aseton, metil etil keton, metil izobütil keton ve benzeri çözücüler yapılarında oksijen içerdikleri için polar (oksijen içeren) çözücülerdir. 4.1.A. Hidrokarbon (Nonpolar) Çözücüler: Hidrokorbon türü çözücüler, petrol ve doğal gazdan elde edilen, kaynama sıcaklıklarına göre tanımlanan çözücülerdir. Petrol esaslı hidrokarbon çözücüler genel olarak parafinik, nantenik, olefinik ve aromatik yapıda bulunurlar. Düz zincirimsi yapıda olan parafanik çözücüler en zayıf çözücü olarak bilinir ve kokuları azdır. Nanfenik olanlar orta derecede çözünürlüğe ve kokuya sahiptirler. Aromatiklerin hem kokuları hem de çözünürlükleri fazladır. 2 Kaya, 2004, 34. 3 Kaya, 2004, 34. 3
Petrol esaslı çözücülerin en önemlileri arasında hekzan, n-heptan, ısooktan, siklohekzan, metilsiklohekzan, benzen, toluen ve ksilen gibi aromatik ürün bulunmaktadır. 4 4.1.B. Oksijen İçeren (Polar) Çözücüler: Oksijen içeren veya kimyasal çözücüler olarak bilinen çözücüler, molekül yapılarında hidrojen, karbon ve oksijen bulunan çözücülerdir. Bazı kimyasal çözücüler klori azor ve kükürt gibi maddeleri de içerir. Kimyasal çözücülerin birçok fonksiyonel grupları vardır ve bu fonksiyonel gruplara göre sınıflandırılırlar. Esterler, ketonlar, glikol eterleri, alkol ve aminler bu grupların başlıcalarıdır. Aslında çözücüler yapıştırcıların önemli bir komponenti olup, yapıştırma görevi üstlenen polimerik maddeyi yapışmanın gerçekleşeceği yere taşımadan başka bir görevi bulunmamaktadır. Bu nedenle içerdikleri gruplardan daha çok polimerleri çözmeleri daha önemlidir. Oksijen içeren çözücüler: 1. Esterler: Etil asetat, izopropil asetat, izobütil asetat, bütil asetat 2. Ketonlar: Aseton, metil etil keton, diizobütil keton, siklohekzanon 3. Glikol eterler: Etil glikol monometil eter Metil cellecolve, dietilen glikol monoetil eter etil carbitol, dietilen glikol monometil eser Metil carbitol, etilen glikol dibütil Dibütil cellosolve, etilen glikol monobütil eter Bütil cellosolve 4. Alkoller: etil alkol, izopropil alkol, izopropanol, metilamil alkol, 2-etilhekzanol 5. Diğerleri: Tetrahidrofuran, dimetrilformamid 4 Kaya, 2004, 29-31. 4
Kaynakça Goffer, 2007 Goffer, Z., Archaeological Chemistry, New Jersey 2007. Kaya, 2004 Kaya, F., Ana Hatları ile Yapıştırıcılar, İstanbul 2004. Marcus, 1998 Marcus, Y., The Properties of Solvents, London 1998. Torraca, 1990 Torraca, G., Solubitiy and Solvents for Conservation Problems, Rome 1990. 5