Concetti Chiave
- I materiali polimerici si dividono in tre famiglie: termoplastici, termoindurenti ed elastomeri, ognuna con caratteristiche distintive nella loro lavorazione e proprietà fisiche.
- I termoplastici possono essere modellati con il calore grazie alla mobilità delle loro molecole, mantenendo la forma anche dopo il raffreddamento grazie ai legami secondari.
- I termoindurenti, una volta polimerizzati, diventano insolubili e fragili, presentando un alto grado di reticolazione che limita la mobilità delle macromolecole.
- Gli elastomeri sono polimeri gommosi con proprietà elastiche che possono essere lavorati sia come termoplastici che come termoindurenti, offrendo grande deformabilità.
- La polimerizzazione nei materiali può avvenire in due modalità: a stadi, con rilascio di sottoprodotti, o a catena, senza rilascio di sottoprodotti, entrambe necessitando di essere ripetitive e esotermiche.
I materiali polimerici sono formati da unità più piccole chiamate monomeri che si assemblano producendo o meno dei sottoprodotti, criterio per il quale si possono distinguere tre famiglie: termoplastici, termoindurenti e elastomeri.
Caratteristiche dei materiali termoplastici
i materiali che termoplastici si riconoscono perché se vengono sottoposti a un trattamento termico al di sopra di una certa temperatura, le loro molecole possono scorrere reciprocamente formando il materiale nella forma desiderata. Per questo motivo essi vengono agevolmente lavorati durante la fase di rammollimento, dopo aver compiuto il loro processo di polimerizzazione. Ogni monomero della categoria dei materiali termoplastici è bifunzionale, ovvero presenta due estremità reattive, ed è possibile che si formino dei polimeri a catena lineare. Diverse catene si legano poi tra loro attraverso dei legami secondari che contribuiscono a conferire alla struttura tre dimensioni. La forma data al manufatto permane anche dopo il raffreddamento in quanto i legami secondari non tendono a riportare le macromolecole nella loro posizione iniziale.
Proprietà dei materiali termoindurenti
I materiali termoindurenti, se sottoposti a un trattamento termico al di sopra di una certa temperatura, diventano insolubili. Quando vengono prodotti non possono essere fusi senza andare incontro a degradazione chimica. Questi polimeri sono caratterizzati da un alto grado di reticolazione che ostacola la mobilità delle macromolecole, originando un comportamento fragile.
questi polimeri presentano un alto grado di reticolazione dovuto al fatto che i monomeri che contribuiscono a formare le catene sono trifunzionali, ovvero presentano tre estremità reattive. i termoindurenti non possono essere lavorati dopo la polimerizzazione, per questo motivo si effettua dapprima una pre polimerizzazione, dove le molecole vengono tenute con ancora un certo numero di gruppi reattivi, La tenuta sotto forma di resine oppure polveri, e successivamente c'è Un completamento della polimerizzazione grazie a un trattamento termico, durante il quale le particelle Si saldano tra loro e danno origine al reticolo.
Descrizione degli elastomeri
Gli elastomeri sono invece dei polimeri allo stato gommoso dove sono presenti dei legami che rafforzano la struttura e esaltano le proprietà meccaniche come per esempio la capacità di subire grosse deformazioni elastiche. La formatura avviene tramite estrusione o stampaggio, e possono essere sia termoplastici che termoindurenti.
I meccanismi di polimerizzazione possono essere a stadi oppure a catena. La polimerizzazione a stadi consiste nella reazione tra monomeri in più passaggi, i quali formano gradualmente polimeri eventualmente rilasciando sottoprodotti. Invece la polimerizzazione a catena consta di un inizio rapido seguito da un'accelerata crescita della catena polimerica senza rilascio di sottoprodotti. Una reazione di polimerizzazione deve essere ripetitiva, ovvero non si deve fermare al primo stadio ma deve essere ripetibile un certo numero di volte, cumulativa, ovvero deve portare alla formazione di una sola molecola alla fine, ed esotermica, ovvero deve portare alla liberazione di una certa quantità di energia.
Domande da interrogazione
- Quali sono le principali famiglie di materiali polimerici e come si differenziano?
- Quali sono le caratteristiche distintive dei materiali termoplastici?
- Come avviene la polimerizzazione nei materiali termoindurenti?
- Quali sono i meccanismi di polimerizzazione degli elastomeri?
I materiali polimerici si suddividono in tre famiglie: termoplastici, termoindurenti ed elastomeri. I termoplastici possono essere lavorati e rimodellati con il calore, i termoindurenti diventano insolubili e fragili dopo la polimerizzazione, mentre gli elastomeri presentano proprietà elastiche e possono essere sia termoplastici che termoindurenti.
I materiali termoplastici si riconoscono per la loro capacità di scorrere e rammollirsi sotto trattamento termico, permettendo di formare manufatti che mantengono la loro forma anche dopo il raffreddamento, grazie a legami secondari che non riportano le macromolecole nella posizione iniziale.
La polimerizzazione dei materiali termoindurenti avviene in due fasi: una pre polimerizzazione che mantiene alcuni gruppi reattivi e un successivo trattamento termico che completa la polimerizzazione, creando un reticolo insolubile e ostacolando la mobilità delle macromolecole.
Gli elastomeri possono essere polimerizzati tramite meccanismi a stadi, che comportano reazioni in più passaggi con rilascio di sottoprodotti, o a catena, caratterizzati da una rapida crescita della catena polimerica senza sottoprodotti. Entrambi i processi devono essere ripetitivi, cumulativi ed esotermici.
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