Proprietà, produzione e degrado dei materiali termoindurenti

Caratteristiche dei materiali termoindurenti

I materiali termoindurenti sono un particolare tipo di materiali polimerici, i cui processi di produzione sono influenzati dalla trifunzionalità dei monomeri presenti alle loro estremità.

Le tecniche di produzione dei materiali termoindurenti dipendono molto dalla loro natura chimica, in quanto essi presentano una struttura più reticolata e più complessa rispetto a quella dei termoplastici. A differenza dei termoplastici, se sottoposti a un trattamento termico al di sopra di una certa temperatura si irrigidiscono e diventano insolubili, pertanto arrivati a una certa temperatura non possono essere fusi nuovamente senza incorrere in degrado. Questi polimeri si comportano in questo modo a causa dell'alto grado di reticolazione, dovuto al fatto che i monomeri presentano ben tre estremità reattive anziché due, che sono quelle che si hanno nei materiali termoplastici. L'alto grado di reticolazione che li caratterizza ostacola la mobilità delle molecole, danno origine a un comportamento fragile. È importante quindi che i termoindurenti non possono essere lavorati dopo aver subito il processo di polimerizzazione, ma è importante polimerizzare in due fasi. Solo nella fase finale per effetto di un riscaldamento le molecole si salderanno tra loro ed erano all'origine al reticolo, dopodiché non saranno più modificabili e formabili.

Produzione e lavorazione dei termoindurenti

Per la produzione dei polimeri termoindurenti la polimerizzazione può avvenire solo in massa ed è necessario arrestare la reazione prima di esse arrivi a completamento, ovvero quando il prodotto è ancora fusibile. Le tecniche di foggiatura utilizzate sono per esempio lo stampaggio per compressione: la resina fluidificata viene introdotta sottoposta a una certa pressione in uno stampo chiuso, e poi il riscaldamento, più lungo rispetto ai materiali termoplastici, consente la reticolazione. Oppure è possibile usare la tecnica spray che permette di spruzzare il termoindurente direttamente nello stampo. Le resine epossidiche sono un esempio di materiale termoindurente ottenuto per policondensazione.

Degrado chimico e fisico dei termoindurenti

I materiali termoindurenti possono subire facilmente fenomeni di degrado chimico per opera della temperatura oppure delle specie chimiche che reagiscono con essi e che sono presenti nell'ambiente in cui vengono posti in opera. Tuttavia il degrado può essere non solo fisico ma anche chimico, in particolare il degrado termico, ovvero dovuto alla temperatura, ossia corrispondere a una variazione del comportamento in un certo range di temperature, ma può anche portare alla rottura di alcuni legami della catena. Mentre il degrado fisico e reversibile, il degrado chimico è irreversibile. Uno degli effetti più importanti del degrado chimico è la creazione nei polimeri di legami secondari di cross-linking, che sono capaci di modificare le proprietà meccaniche determinanti peggiorandole.