Materiali polimerici A

1) COMPOSIZIONE STRUTTURA POLIMERICI

MATERIALI

dei

e da il

più dello che

molecole molecolare

POLIMERO così

formata del

risulta di

multiplo

sostanza quello

composto

stesso

* suo

: un

peso

originale

composto .

• • • }

\o/

TOPOLOGIA

* LINEARE

: • • RICICLABILI

%

→

•

→

{ !

RAMIFICATO

• -7

• • →

↳

RETICOLATO •

° DEGRADAZIONE

RICICLABILI

→ senza

NOI

;€q

µ

• ,

• chimica

ripetizione di unità aventi tute

CHIMICA POLIMERI la

COMPOSIZIONE stessa natura

OMO

• →

:

* Random

✓

COPOLIMERI

• BLOCCHI

a

-

\ innesto

a

REAZIONI di il

legame altro

POLIMERIZZAZIONE costituisce

ADDIZIONE che

legame il

doppio formare polimero

* • si e monomero

: apre per

con

: un

- unità

polimero di

↳ monomeri n

n =

tipo

solo di reagente

un

- sottoprodotti

no

- elevata difficilmente controllabile

cinetica

- ,

POLIOLEFINE ( PP (

PE PUC PSI

) (

) STI

VINI e RENI

LI

e

- ci CI

, sottoprodotti

più (

finale

polimero H2O )

CONDENSAZIONE monomeri

• +

: - =

lenta

reazione incompleta

e

- temperatura

la DEPOLIMERIZZAZIONE

ad alta degradazione

di acqua →

presenza →

- polimero

del

* formano

M

DIMENSIONI unità

di

POLIMERIZZAZIONE la

della che

di

CATENA : →

GRADO catena

n polimero numero

: =

• M UNITÀ COSTITUTIVA Mini

Wi =

Mini

In

NUMERALE

MEDIA ]

: [

M / mal

M = g

☒ .

. È ni Nn ttw

MISURA MOLECOLARE

• MEDIA della MASSA <

: ?

Èmiwi È Nim

ttw

PONDERALE

MEDIA

M

M

• : = =

.

. WTOT

WTOT

Mµ

POCIDISPERSITÀ stretta

distribuzione

• PI

di

GRADO PI

: → 1

per =

= una

la è

probabile

conformazione

* GOMITOLO

di

CONFORMAZIONE quella

più STATISTICO

: - distanza testa

< coda

- = - gomitolo

del

baricentro

nel

centrata

della sfera

al diametro

=

del / 50 dell' tuttavia

effetto la gomitolo

forma

continuo globale

la conformazione mantiene

termica del

varia si

eccitazione di e

per

- ,

, ,

invariata più che

liquido il polimero

allo costituito gomitoli

è aggrovigliano

si

stato si compenetrano

da e

- ↳ a)

il mobilità

aggrovigliati che

RAFFREDDANDO gomitoli

LIQUIDO AMORFO

: perdono

:

b) fase immersa in di materiale

"

" bagno

SEMI cristallina

CRISTALLINO amorfo

: un

di

↳ QUANTITÀ CRISTALLIZZATO

POLIMERO

CRISTALLINITÀ ✗

di

GRADO : =

, QUANTITÀ di POLIMERO

TOTALE CASUALI

COPOLIMERI

NO

→ tutti i polimeri cristallizzare

Non di

regolarità NO

configurazione RAMIFICATI

→

composizione e

servono

possono → ATAITICI

NO

di

regolarità

↳ di in maniera

accostarsi

anche alle

tempo permettere

serve catene

per concatenazione

CONFORMAZIONE

adeguata cristallizzare e

e 1

2) PROPRIETÀ

CORRELAZIONE struttura e

1)

2. al TEMPERATURA

COMPORTAMENTO della

VARIARE

VOLUMETRICO (

§

si )

volumetrica fa

la riferimento (g) del

DENSITÀ

risposta alla MATERIALE

al

• SPECIFICO

VOLUME

per o temperatura )

( della

al

solito

volume di

temperatura

↳ la

cambia il

della crescere

variare cresce

al non massa m a

* POLIMERI approssimabile

AMORFI andamento BILINEARE

come

: - transizione

ha

si

tra

intersezione le

↳ due r a te una

all'

↳ liquido

TRANSIZIONE sforzo scorrimento

VETROSA Tg

sopra

: →

:

- elastica

deformazione

sforzo

sotto Tg consolidato

stato →

' :

gli cristallizzano

AMORFI

- NOI %-)

( transizione

[

COEFFICIENTE di nel

TERMICA centrale

SIGMOI

- DILATAZIONE andamento

✗ della

DALE

→

: punto

= ,

p SIGMOIDE

↳ " 1

15

ordine

dell' -

di superiore

di

ordini

✗ K dei

213 metalli

quello

grandezza a

,

* TRANSIZIONE VETROSA di

fosse natura 7

termodinamica funzione

NATURA ftp.v

della di

VETROSA

transizione 1=0

: T

→

- stato

se

- ✗

, ,

↳ T

verificare velocità diverse

raffreddamento

per eseguo due

a

↳ le ÷

Tg che

coincidono fino di

due al

solo al

alla ai mentre a i

curve sotto

cresce crescere ;

,

÷

di temperatura maggiore

parità

Tg maggiore

v

a =

,

, ¥

la trasformazione

storia

dipende di

dalla

VETROSA

TRANSIZIONE ¥

è CINETICA TERMODINAMICA

TRANSIZIONE

UNA no

,

↳ la inizio equilibrio

indica l' dello

Tg si

dall'

scostamento tg

sopra

: ha

funzione

( si

in )

equilibrio di

ha 7 tg

mentre

liquido sotto

stato

di equilibrio

sistema solido non

un

è definito

il

TEORIA del disposizione i molecolari

volume

la di

VOLUME LIBERO VOLUME parte

- moti

LIBERO a per

come

: . VCIBERO

V V

polimero

• può

del

volume

il essere espresso come +

= occupato

è

Tg approssimativamente

il significativamente

libero

sotto costante tg

volume

• mentre cresce sopra

↳ il linearmente poiché

volume lo

la aumenta

temperatura spazio

occupato aumenta essa

con

con

molecola

dalla

occupato ( )

mobilità

libero

raffreddando volume sarà

liquido il dapprima

velocità sufficiente i

costante

• un a raffreddamento

di

di

velocità quella

elevate

più

molecolari

riarrangiamenti avvengano a

fanno

↳ libero

i il (

riarrangiamenti volume )

mobilità

decrescere molecolari

moti

ai

necessari

caratteristici

tempi

i

↳ aumentano

↳ si è

velocità

arriva riarrangiamenti

ad inferiore di

in la

cui dei a quella

punto

un

raffreddamento è

riarrangiati

↳ quindi

più in di

congela situazione

può

il sistema una n on

non

equilibrio Vgree cost

a = .

÷ velocità

al dei

è

• in

la situazione cui riarrangiamenti

di maggiore della

crescere essa elevato

ha immobilizzato +

specifico

V

libero

luogo volume

alta

più

Tg

prima + =

→ , diminuzione volume

di

di specifico

pressione riduzione mobilità

della

• aumento

un provoca una e una

T

↳ elevata più

parità elevata

pressione Tg

ai

+ a =

, , bassa

più

)

(

volume mobilità

PLASTIFICANTI Tg

il libero

aumentano

:

• →

• rigido

polimero

il fragile

diventa e

• - -

RILASSAMENTO (

del ha

il

anche equilibrio

mobilità residua ad

tende valore

sistema di

tornare

sotto Tg previsto

- stato

volume : e a uno

lunghi

tempi

di )

equazione stato

dall' per

efficiente

↳ è

più Tatg elevata

residua

perché mobilità

la

queste T

a

a

variazione

ELASTICITÀ di

fenomeni velocità il

di tempo

di volume

VISCO la

volume : e

con con

- . (

* POLIMERI cristallina TEMPERATURE

amorfa caratteristiche

2

SEMI )

CRISTALLINI componente Tg

Tm

componente

: + e

, ,

¥

CRISTALLIZZAZIONE

melting

Tm temperature

=

la la variazione vetrosa di

forte variazione

→ transizione

di della la

tipica

presenta pendenza e

curva fusione cristallo

di perfetto

tipica /

volume cristallizzazione

della u n

fase tctg

fase cristallina

amorfa

→ +

• Tgctctm

fase

mobile cristallina

fase +

o ) tstg

( amorfa

liquida

fase

• ✓

✓ • -

di ✗

GRADO CRISTALLINITÀ cristallinità

:

- = Vc

Va - perfetti

cristalli

prima di

lenti comincia ottenere +

La più

menti

è TRANSIZIONE TERMODINAMICA raffredda

CRISTALLIZZAZIONE permette

e

per

:

una

- a maggiore

maggiore ✗

e

→ più

la cristallizzazione fusione

limitato è

la

avviene T mentre graduale

in di

range

- un 2

di

incremento Tm

della comporta

pressione

un aumento

- un della

2 COMPORTAMENTO TEMPERATURA

al

2. VARIARE

MECCANICO

. materiali misurando

istantaneo

è

i E) imponendo

(

polimerici il allungamento

misurato ad provino

MODULO ELASTICO AL

per e

un

un

• la forza tempo

allungamento nel

necessaria tale

mantenere costante

a .

↳ nel

tempo tempo

nel anche varia

tale è E

decrescere

forza risulta

costante ma

non →

↳ FLT tl Lo

OLT ti

E ( T e) = ,

= ,

, DT

A

E

* POLIMERI AMORFI RETICOLATI

NON )

si tratti

di

la ( la

• si

PLATEAU temperatura alla

due costante quale

→

osserva valore

presenza a è

primo

transizione PLATEAU di

al

la TRANSIZIONE

dal quella

secondo VETROSA

osserva

↳ liquido

stato

polimero

rapidamente

il il allo

tg a

modulo zero →

sopra passa

va

↳ che

il " elasticità

di "

temporanea

caratteristico materiale che

plateau è presenta

secondo un ma

liquido

lunghi

tempi come

si comporta un

a

^ 2 implica

deformazione energetico

perturbazione dello sistema

stato del

• una una con

presenti

legami

dei

sollecitazione :

conseguente 1) UNITÀ

INTRAMOLECOLARI

LEGAMI TRA

COVALENTI

la responsabili

catena legami forti

lungo

costituenti →

3 della rigida

risposta

2) DEBOLI

INTERMOLECOLARI

LEGAMI TRA LE CATENE

3) ( )

LEGAMI INTERMOLECOLARI ENTANGLEMENS

TEMPORANEI

mobilità al tempo

alla i il

e riarrangiamenti rispondere diversi

base può

in materiale in modi

3 :

per

→ 1) stiramento

ridotta

di mobilità

condizioni della

STRETCHING variazione legame

1- Tg angoli

degli di

molecola

per <

: con ,

, . originali

' dimensioni

il

rilasciata sistema

viene alle

1- proprie

arma

deformazione

la

se ↳ RISPOSTA di ENTALPICO

TIPO ELASTICO -

2) libero del legame unità

all' costituenti

che

del volume

T Tg le tra

:

SGOMITO asse

aumento rotazioni

LAMENTO > ontano

permette

, di

dispendio

l' deformazione

della lavori

effetto le

di

successive sotto sgomita

conseguenza catene un

con

possono

,

energia maggiore lamento

lo sgomita possibili

cogigurazioni

provoca di

; del

riduzione

una numero

↳ ENTROPIA

dell'

RIDUZIONE FAVORITO

raggomitolato ENTROPICA mente

il

rilasciata sistema

deformazione viene

la stato

torna allo

se ,

↳ di ENTROPICA

NATURA

ELASTICA

RISPOSTA

3) gli entanglement essendo

?

molecolare

mobilità

SGROUIGLIA lunghi alta

T Tg

SCORRIMENTO

MENTO > tempi

>

Relativo

e per

: o ,

, in

più rispondere alla

le catene di

non grado

meno

temporanei e sono

vengono

, forza

deformazione il '

materiale

con si comporta come

u n a → scorrimento un

→ liquido

il

→ è

molecolare misura lunghezza delle

della catene

peso

↳ le entanglement

aggrovigliate

lunghe + difficile

+ lo

catene +

+ saranno →

→

sono ,

lo

gli scorrimento

amanti

sgravi e

↳ il

temperatura alla decade

molecolare modulo

quale

del l a

al peso cresce

crescere più ampio

2° PLATEAU

rapidamente .

→

* POLIMERI caratterizzati

RETICOLATI tra

fra lo

dalla di legami chimico

di le diverse SCORRIMENTO

sono tipo catene catene

: presenza → è IMPEDITO

temperatura

• Fluiscono

non nessuna

a

la tratti

dalla di

lunghezza dei di

• dipende

CEDEVOLE compresi

ZZA reticolazione

tra

catena modo

un

il successivo

e lungo facile

il

è deformare

materiale sarà

↳ → CEDEVOLE

da MAGGIORE

+ ZZA

questo

+ ↳ è più

più il

elevato

di reticolazione di

tanto

il sarà

al di Tg

tanto grado modulo sopra

,

elevato

↳ meccanico

influenza poiché

di il

il Tctg queste

reticolazione comportamento per a

non

grado impediti

mobilità lamento

la lo

temperature quindi contenuti

sgomita molto se

e sono non

,

, ,

i polimeri reticolati riciclati

• riutilizzati degradazione

essere senza

non e

possono

☒ POLIMERI la elasticità

CRISTALLINI è

SEMI cristallina da i

tipo svolgono

cristalli

: entalpia

di

caratterizzata

componente e

una

fisici anche

stabili

funzione reversibili

modi

di e

reticolazione

anche di

la se

,

di piuttosto

è fragile

la entrambe fasi

risposta tipo

di

1- Tg entalpia

1 comportamento

le

1 < →

→ , fase

tipo la

di entropico cristallina

risposta mentre

amorfa esibisce

la fase una

2 Tg tctm

< → più di

fornire

sia modi

rigido

il materiale

sia a

rendere

2 contribuisce a ,

lo scorrimento

che impediscono

stabile

reticolazione ✗ modulo

il

è elevato elevato

è

↳ + +

c , liquido

polimero

scorrimento il si

lo<