Materiali Polimerici, Metallurgia

Polimeri

Definizione

Lunghe macromolecole organiche (C, O, H + altri elementi) assemblate a partire da unità ripetitive dette monomeri, presenti in natura ma soprattutto prodotte artificialmente a formare lunghe catene.

Caratteristiche principali

• Bassa densità
• Modeste caratteristiche tensili e bassa rigidezza
• Ridotta conducibilità elettrica (con eccezioni)
• Ottima formabilità
• Ridotta resistenza a temperature elevate
• Costi contenuti

Polimerizzazione

Poliaddizione

Reazione a catena molto rapida:

• No formazione di sottoprodotti (gli atomi del monomero coincidono con quelli del mer) → reazione di sintesi relativamente semplice ed economica.
• I monomeri sono idrocarburi che contengono un legame insaturo (C=C).

3 stadi:

• Iniziazione: avviene in presenza di un agente iniziatore che rompe un doppio legame nel monomero lasciando la possibilità ad esso di formare nuovi legami.
• Propagazione: la molecola cresce in modo lineare mediante addizioni successive di unità monomeriche alla catena molecolare attiva. L’accrescimento della catena è relativamente rapido.
• Terminazione: la velocità di crescita della catena diminuisce perché la catena si allunga e i monomeri dovranno fare più strada (andamento sinusoidale). Le catene si interrompono perché:
  • Se ne incontrano 2 in costruzione, due catene si scambiano un idrogeno e quindi nella seconda si forma un legame saturo.

Policondensazione

Reazioni chimiche più lente tra monomeri:

• Formazione di sottoprodotti (di solito piccole molecole come l’acqua, da cui trae origine il nome di reazione di "condensazione").
• L’unità monomerica (mer) non coincide con il monomero di partenza.
• Può interessare più di un tipo di monomero.

Catene polimeriche

Presentano legami interatomici covalenti; per la maggior parte dei polimeri lo scheletro di ciascuna catena è una fila di atomi di carbonio cui sono legati elementi laterali come idrogeno. La catena può essere pensata come costituita da una serie di tetraedri collegati tra loro in corrispondenza dei vertici (angoli formati di 109°). Molto deformabili ad alte temperature. A seconda della disposizione dei gruppi è possibile ottenere strutture testa-coda o testa-testa.

Funzionalità

Indica il numero di legami che un dato monomero può formare.

Omopolimeri

Polimero avente unità monomeriche tutte uguali.

Copolimero

Polimero costituito da diverse unità monomeriche.

Classificazione 1 dei polimeri

Il comportamento meccanico di un polimero ad elevata temperatura.