Appunti materie plastiche - completo

Polimeri amorfi

Struttura

I polimeri amorfi sono caratterizzati da una disposizione non ordinata delle catene polimeriche.

Temperature caratteristiche

A causa della disposizione disordinata delle catene polimeriche e quindi dell'uniformità di tale disordine, i polimeri amorfi presentano un'unica temperatura caratteristica detta temperatura di transizione vetrosa (Tg). Oltre la Tg, il polimero amorfo passa da uno stato vetroso (cioè uno stato in cui le molecole hanno una mobilità limitata) a uno stato gommoso (cioè uno stato in cui le molecole hanno possibilità di movimento a lungo raggio).

La Tg dipende dalla massa molecolare del polimero e quindi dall'entità delle sue catene; più lunghe sono le catene, più alta sarà la temperatura necessaria per transitare il polimero allo stato gommoso. L'aumento della fluidità del materiale consegue una variazione del modulo di Young (E) del materiale. In corrispondenza della Tg, ovvero del passaggio di stato da vetroso a gommoso, il modulo di Young si riduce di circa tre ordini di grandezza (passando da GPa a MPa).

Se Tg < Tamb, il polimero sarà gommoso a Tamb.
Se Tg > Tamb, il polimero sarà vetroso a Tamb.

Tipi di polimeri amorfi

I polimeri amorfi si distinguono in: non reticolati e reticolati.

Polimeri amorfi non reticolati = polimeri termoplastici

Sono i polimeri amorfi che, all'aumento della temperatura oltre la Tg, possono fluire. Oltre una temperatura di circa Tg + 100°C, il materiale può considerarsi totalmente fluido e non ha più senso analizzarne le caratteristiche meccaniche, in quanto viene meno la sua rigidezza.

I polimeri amorfi non reticolati possono essere usati per impieghi strutturali esclusivamente al di sopra della Tg, mentre al di sotto della Tg possono essere usati per impieghi non strutturali (ad esempio, adesivi, modificanti).

Nel seguente grafico viene mostrata la precedente curva Modulo di Young/temperatura in relazione alla variazione della curva sforzo/deformazione:

• Per T << Tg – Il materiale snerva per crazing, presentando comportamento fragile. In presenza di difetti o a basse temperature la resistenza del materiale diminuisce.
• Per T < Tg (temperature più elevate ma sempre inferiori alla Tg) - Il materiale snerva per scorrimento, presentando comportamento tenace.
• Per T > Tg – Il materiale non snerva e ha elevate deformazioni a rottura, con bassa resistenza a sforzo massimo.

Polimeri amorfi reticolati

Sono i polimeri amorfi che non possono fluire e quindi, giunti a elevate temperature sopra la Tg, si deteriorano. Oltre la Tg, in fase gommosa, rimangono stabili (il loro modulo di Young non diminuisce progressivamente), e il modulo E dipende dal loro grado di reticolazione.