Polimeri, Chimica

Proprietà chimiche

• Le materie plastiche non presentano fenomeni di corrosione elettrochimica per mancanza di elettroni liberi di conduzione.
• Una specifica tipo di degradazione dei polimeri è il fuoco (infiammabilità).
• La notevole solvibilità costituisce un serio problema per lo smaltimento.
• La combustibilità dei polimeri è molto importante.
  • Infiammabile - La fiamma si propaga anche lontano dall'innesco.
  • Autoestingente - Non si propaga più.
  • Ininfiammabile - Non prende fuoco, pur carbonizzandosi sotto l'effetto di una fiamma.

Proprietà termiche

• Il coefficiente di dilatione termica dei polimeri è elevato.
• La conductibilità termica è invece bassa, ma puede essere aumentata introducendo nella formulazione materiali metallici.

Proprietà elettriche

• Le materie plastiche sono isolanti

Proprietà ottiche

• Polimeri cristallini → opachi
• Polimeri amorfi → trasparenti

Densità

• Bassa

Proprietà meccaniche

• Sia la forza di rottura che allungamento fibrile sono fortemente influenzati dalla velocità di deformazione.
• La temperatura ha una grandissima influenza, al crescere di essa diminuisce fortemente la resistenza a trazione.
• Lo scorrimento tra le macromolecole è determinato alle forze agenti tra di esse → forze di attrazione intermolecolare
  • → dipendono da:
    • presenza di gruppi polari
    • regolarità della struttura

Proprietà chimiche

• Le materie plastiche non presentano fenomeni di corrosione elettrochimica per mancanza di elettroni liberi o di conduzione.
• Una specifica tipo di degradazione dei polimeri è il fotoinvecchiamento.
• La notevole solubilità costituisce un serio problema per le smaltimento.
• La combustibilità dei polimeri è molto importante:
  • infiammabile - La fiamma si propaga anche lontano dall’innesto
  • autestinguen - non si propaga più
  • ininfiammabile - Non prende fuoco pur carbonizzandosi sotto l’effetto di una fiamma.

Proprietà termiche

• Il coefficiente di dilatazione termica dei polimeri è elevato.
• La conducibilità termica è invece bassa, ma può essere aumentata introducendo nella formulazione materiali metallici.

Proprietà elettriche

• Le materie plastiche sono isolanti.

Proprietà ottiche

• Polimeri cristallini - opachi
• Polimeri amorfi - trasparenti

Densità - bassa.

Proprietà meccaniche

• Sia la sforza di rottura sia l’allungamento limite sono fortemente influenzati dalla velocità di deformazione.
• La temperatura provoca una grandissima influenza, al riscalco di essa diminuisce fortemente la resistenza a trazione.
• Lo scorrimento tra le macromolecole è determinato alle forze agenti tra di esse:
  • Forze di attrazione inter-molecolari determinato da:
    • presenza di gruppi polari
    • regolarità della struttura

Struttura dei materiali polimerici

In base alla struttura della loro catena i polimeri si possono classificare in:

• Lineari
• Ramificati
• Reticolati
• Pontanti

Transizioni di fase

La cristallizzazione nei polimeri non può avvenire in modo completo.

Essi possono assumere una struttura completamente amorfa oppure semi-cristallina. I fattori che la influenzano sono:

• Regolarità della struttura
• Velocità di raffreddamento
• Grau di reticolazione

Materiali termoplastici - materiali termoindurenti

• Tutte le volte che vengono riscaldati, termoplasticizzano e si possono modellare all'infinito
• Per riscaldamento dapprima termoplasticizzano e poi induriscono in modo irreversibile

Additivi

Sono generalmente prodotti organici che, addizionati ai polimeri, ne modificano le proprietà fisiche e/o chimiche.

• Plasticificanti → riducono la fragilità e migliorano la plasticità
• Lubrificanti → migliorano le proprietà di attrito e di scorrimento
• Coloranti → impartiscono una colorazione specifica alle materie plastiche
• Antistatici → permettono di ridurre l'accumulo di cariche elettrostatiche sulle superfici delle materie plastiche
• Ignifuganti → rendono più difficile la combustione
• Stabilizzanti → rallentano l'invecchiamento del polimero
• Cariche → migliorano la resistenza a trazione e la compressione

Cap. 8 - Polimeri

Un polimero è una sostanza costituita da molecole di grandi dimensioni (macromolecole).

Molecole formate tramite l’unione di piccole unità chiamate unità monomeriche o monomeri

• Materie Plastiche
  • Contengono come costituenti fondamentali una o più polimeri di alto peso molecolare.
  • Materiali rigidi, comportamento plastico, relativamente elevato.
• Elastomeri
  • Polimeri ad alto peso molecolare assimilabile a una lunghezza enorme per cui cessare i vincoli esterni ritornano rapidamente alla loro lunghezza originaria.
• Fibre
  • Filamenti di lunghezza
  • Minima centrale vale superficie di diametro.
  • Costituite da molecole polimerici, sono tenaci, flessibili, e presentano un’elevata resistenza ai tagli e alle rotture flessili.

Molecole organiche cui principale componente è l'atomo di carbonio.

• Omopolimero - Unità costituenti identiche tra loro
• Copolimero - Unità costituenti diverse tra loro

Polimerizzazione per addizione

Polimeri ottenuti col successiva addizione di monomeri fino quando due frammenti liberi in accrescimento, s'incontrano, mettendo fine alla reazione.

Condizione necessaria è che il monomero possegga un doppio legame (C=C).

• Inizio
• Propagazione
• Terminazione

Polimerizzazione per condensazione

Monomeri con almeno 2 gruppi funzionali, oltre alla reazione tra essi eliminiamo un piccolino (spesso acqua).

1. Dalla reazione partecipa una sola specie chimica ABB
2. " " " " due specie chimiche AABB & BBB

Policarbonato - Si ottiene per condensazione di acido carbonico e Poliammide - Condensazione tra un’ammide e un acido organico Silicone - La catena principale è costituita da atomi di silicio e da ossigeno. Derivati, invece che da atomi di carbonio

POLIMERI TERMOINDURENTI

Resina epossidica Utilizzate soprattutto nel campo del restauro come rivestimenti superficiali o per sigillare fessure

Poliuretanici È largamente usato per manufatti di consistenza gommosa e per vernici. Resina fenolica Resina poliestere insatura

MATERIALI POLIMERICI ESPANSI

Al diminuire della densità, diminuiscono le caratteristiche meccaniche ma aumentano resistenza al calore, termica e acustica. STRUTTURA CELLULARE

• Vengono prodotti da tutti i tipi di materiali plastici termostatici e termoindurenti
• Polimeri espansi con celle aperte: isolamento acustico
• Polimeri espansi con celle chiuse: isolamento termico

ELASTOMERI

Gomme ottenute sinteticamente

Sono polimeri in grado di deformarsi notevolmente e reversibilmente

• Modulo elastico basso che aumenta col aumentando delle deformazioni

A migliorare l’elasticità e armori, costituiti da catene che sottoposte da trazioni si slittano e si allineano lungo l’asse di applicazione delle forze.

La vulcanizzazione (processo irreversibile) elimina scorrimento delle catene e migliora il recupero elastico.