Concetti Chiave
- I polimeri sono materiali composti da monomeri che si uniscono tramite polimerizzazione, creando catene complesse.
- Esistono due classi principali di polimeri: termoplastici, derivanti da monomeri bifunzionali, e termoindurenti, da monomeri trifunzionali.
- La polimerizzazione in massa offre un processo semplice e a basso costo, ma presenta problemi di temperatura disomogenea che possono compromettere la qualità del polimero.
- Nella polimerizzazione in soluzione, l'uso di un solvente inerte garantisce una temperatura omogenea e polimeri più cristallini, ma la separazione del solvente è complicata.
- La polimerizzazione in emulsione permette la formazione di macromolecole con peso elevato, ma la rimozione dell'emulsionante rappresenta una sfida significativa.
I polimeri sono dei particolari materiali formati da alcune unità più semplici dette monomeri, che attraverso un processo detto polimerizzazione si assemblano a formare delle catene più complesse. In particolare riconosciamo due classi principali: i polimeri termoplastici e termoindurenti. I primi si riconoscono perche si realizzano a partire da monomeri bifunzionali, i secondi a partire da momomeri trifunzionali, ovvero essi si differenziano dai primi poiche alle estremità presentano tre gruppi funzionali reattivi.
I polimeri termoplastici si producono operando la polimerizzazione. Tali meccanismi possono avvenire in vari modi in base ai materiali coinvolti.
Polimerizzazione in massa
Nella polimerizzazione in massa monomeri, iniziatori e catalizzatori vengono messi in un reattore a circa 150 gradi e lasciati in agitazione. Dopodiché si recupera il prodotto fino al raffreddamento sotto forma di sfere, e i lati positivi di questo procedimento stanno nella semplicità e nel basso costo, peraltro il polimero presenta un livello di purezza elevato. Un lato negativo è che nel reattore la temperatura è disomogenea, in quanto dove i legami si rompono si produce calore. Tali sbalzi termici compromettono la qualità della catena polimerica, la quale avrà cristallinità disomogenea.
Polimerizzazione in soluzione
Nella polimerizzazione in soluzione i monomeri e gli iniziatori utilizzati vengono mescolati con un solvente, con il fine di omogeneizzare la temperatura. È importante che il solvente sia di natura organica e sia inerte, per non alterare il prodotto finale. Il polimero che si ottiene è più cristallino, ma è più difficile separare il solvente liquido dal prodotto.
Nella polimerizzazione in sospensione si mettono monomeri, iniziatori e catalizzatore solubile in un liquido a base acquosa, essi si nebulizzano e si riducono a goccioline. Ogni goccia di soluzione rappresenta un micro reattore, in cui i micro costituenti formano una macromolecola. Il liquido è in grado di asportare facilmente il calore prodotto, ma è difficile gestire gli additivi presenti in acqua per evitare l'evaporazione durante questo processo, ed essi possono contaminare il prodotto finale.
Polimerizzazione in emulsione
Nella polimerizzazione in emulsione si usa lo stesso sistema del precedente ma si scioglie un emulsionante all'interno dell'acqua, il quale si agita e forma della schiuma. Le bolle fanno da micro reattori. Queste bolle sono più grandi delle gocce che si creano in soluzione e in questo modo si possono ottenere macromolecole con peso elevato. Tuttavia è difficile togliere l'emulsionante dal prodotto finale, che potrebbe essere influenzare le proprietà del prodotto; c'è però da dire che l'emulsionante si decompone da solo durante la forgiatura grazie alle temperature necessarie per il processo.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra polimeri termoplastici e termoindurenti?
- Quali sono i vantaggi e svantaggi della polimerizzazione in massa?
- Come funziona la polimerizzazione in soluzione e quali sono i suoi risultati?
- Quali sono le caratteristiche della polimerizzazione in emulsione?
I polimeri termoplastici si formano da monomeri bifunzionali, mentre i termoindurenti derivano da monomeri trifunzionali, presentando tre gruppi funzionali reattivi alle estremità, il che li rende distinti dai termoplastici.
La polimerizzazione in massa è vantaggiosa per la sua semplicità e basso costo, oltre a produrre polimeri con elevata purezza. Tuttavia, la temperatura disomogenea nel reattore può compromettere la qualità della catena polimerica, causando cristallinità disomogenea.
Nella polimerizzazione in soluzione, i monomeri e gli iniziatori sono mescolati con un solvente organico inerte per omogeneizzare la temperatura. Questo metodo produce polimeri più cristallini, ma la separazione del solvente dal prodotto finale risulta più complessa.
Nella polimerizzazione in emulsione, si utilizza un emulsionante per formare bolle che fungono da micro reattori. Questo metodo consente di ottenere macromolecole di peso elevato, ma la rimozione dell'emulsionante dal prodotto finale può influenzare le sue proprietà.
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