Proprietà generali dei materiali e materie plastiche

RIPASSO  

PROPRIETÀ  GENERALI  DEI  MATERIALI  

REQUISITO   PROPRIETÀ    

Condurre  /  Isolare  calore   Conducibilità  termica  (W/m/k)  

Condurre  /  Isolare  elettricità   Conducibilità  elettrica  (Ωm)-­‐1  

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Leggerezza  /  Pesantezza   Densità  (g/cm )  

Modulo  di  Young,  Elasticità  (E  =  σ/ε)  MPa  

Rigidezza  /  Cedevolezza   Sforzo  σ  =  F/A            Deformazione  ε  =  ΔL/L  

0

Deformazione  permanente   Resistenza,  sforzo  di  snervamento  

              La  resistenza  è  lo  sforzo  massimo  che  il  materiale  può    

              sopportare  prima  di  deformarsi  permanentemente  

Un  materiale  plastico,  superato  lo  sforzo  di  snervamento,  resta  deformato  quando  il  carico  viene  rimosso;  un  

materiale  elastico  invece  torna  alla  forma  originale.  

  MATERIE  PLASTICHE  o  MATERIALI  POLIMERICI  

I  POLIMERI  sono  materiali  caratterizzati  da  leggerezza  (hanno  una  densità  bassa),  capacità  d’isolamento  

termico  ed  elettrico,  economicità  e  versatilità  dei  processi  produttivi  (trasformazione  in  manufatti).  Tuttavia  

hanno  una  basso  modulo  elastico  E,  cioè  una  bassa  rigidezza  (i  manufatti  si  deformano  più  facilmente).  

Sono  usati  nei  settori  di  imballaggio,  edilizia,  mobili  e  arredamento,  trasporti,  elettronica…  i  più  diffusi  sono  

Polietilene  (PE),  Polipropilene  (PP),  Polivinilcloruro  (PVC)  e  Polistirene  (PS)  -­‐  costano  circa  1€/kg.  I  processi  di  

trasformazione  in  manufatto  prevedono  alte  temperature,  alle  quali  il  polimero  diventa  un  liquido  viscoso:  

Ÿ  Estrusione:  il  polimero  liquido  viene  spinto  fuori  da  un  buco  con  una  forma  predefinita  e  ne  assume  la  forma    

Ÿ  Stampaggio  per  iniezione:  si  inietta  il  polimero  liquido  in  uno  stampo  e  quando  si  raffredda  prende  forma  

Ÿ  Soffiaggio:  si  soffia  aria  dentro  a  un  tubo  per  dare  la  forma  al  polimero  (si  usa  per  fare  oggetti  chiusi)  

Ÿ  Stampaggio  rotazionale:  si  scalda  un  materiale  che  si  raffredda  sulle  pareti  di  un  contenitore  che  ruota  

Ÿ  Termoformatura:  una  preforma  viene  scaldata  e  si  adagia  su  un  supporto,  poi  solidifica  e  ne  prende  la  forma  

  STRUTTURA  

I  polimeri  sono  composti  da  molecole  organiche  (idrogeno  H  e  carbonio  C  -­‐  a  volte  O,  N,  Cl…)  e  hanno  una  

forma  filiforme:  si  tratta  di  CATENE,  formate  dal  concatenamento  di  tante  unità  più  semplici,  i  MONOMERI  (le  

catene  non  sono  perfettamente  dritte  e  parallele,  si  trovano  spesso  attorcigliate,  sotto  forma  di  gomitoli  

statistici).  I  monomeri  sono  legati  fra  loro  da  legami  covalenti,  e  nel  caso  in  cui  tutti  i  monomeri  di  una  catena  

siano  uguali  si  parla  di  OMO-­‐POLIMERI,  se  invece  sono  diversi  si  parla  di  CO-­‐POLIMERI.  Il  legame  interno,  fra  i  

monomeri  di  una  stessa  catena,  è  un  legame  forte;  quello  che  intercorre  fra  più  catene  è  un  legame  debole.  

Cambiando  la  struttura  di  una  molecola,  si  otterrà  inevitabilmente  un  materiale  diverso.  

  CICLO  DI  VITA  

I  polimeri  non  sono  sempre  utilizzati  puri:  spesso  vengono  additivati  -­‐ compounding-­‐  ad  altre  sostanze  per  

stabilizzarsi  e  resistere  meglio  a  sollecitazioni  ambientali  (umidità,  temperatura…).  Un  polimero  additivato  è  

chiamato  “materiale  polimerico”  -­‐  in  seguito  al  

compounding  le  sue  proprietà  possono  essere  modificate.  In  

commercio  il  materiale  polimerico  si  trova  sotto  forma  di  polvere,  perciò  per  ottenere  il  manufatto  bisogna  

lavorare  il  materiale:  questa  è  la  fase  di  trasformazione.  Dopo  l’utilizzo  il  materiale  viene  dismesso:  smaltito  in  

discarica,  incenerito  oppure  riciclato.  

PROPRIETÀ  DEL  MATERIALE  POLIMERICO  

Materiali  polimerici  più  comuni:  Polietilene  PE,  Polipropilene  PP,  Polivinilcloruro  PVC  

Le  proprietà  di  un  materiale  dipendono  ovviamente  dalla  sua  COMPOSIZIONE  CHIMICA  (ovvero  da  quali  atomi  

costituiscono  i  suoi  monomeri)  ma  non  solo:  conta  anche  la  LUNGHEZZA  DELLE  CATENE  di  molecole,  la  quale  

si  può  indicare  con  due  parametri.  Il  primo  è  il  numero  di  monomeri,  di  unità  ripetitive  che  la  formano  

(indicato  come  grado  di  polimerizzazione),  la  seconda  è  la  MASSA  MOLECOLARE  (ma  poiché  le  catene  non  

hanno  tutte  la  stessa  lunghezza,  si  indica  una  massa  molecolare  media).  

Inoltre,  gioca  un  ruolo  importante  l’architettura  di  queste  molecole:  possono  infatti  essere  lineari,  ramificate  o  

RETICOLATE.  Nei  primi  due  casi  le  molecole  restano  comunque  separate  le  une  dalle  altre,  e  

formano  materiali  TERMOPLASTICI;  nel  caso  di  catene  reticolate  invece  il  discorso  cambia,  

poiché  i  polimeri  che  formeranno  avranno  proprietà  diverse.  I  legami  “di  reticolazione”  sono  

generalmente  legami  covalenti  (legami  forti  dunque,  hanno  la  stessa  potenza  di  quelli  interni  

a  una  catena)  e  sono  ottenuti  mediante  reazioni  chimiche.  Ultima  ma  non  meno  importante,  la  

loro  ORGANIZZAZIONE  ALLO  STATO  SOLIDO:  ci  sono  i  polimeri  AMORFI,  le  cui  catene  sono  

disposte  senza  alcun  ordine  nello  spazio  e  quelli  SEMICRISTALLINI,  in  cui  parte  delle  catene  è  ordinata  

(perlopiù  in  lamelle)  parte  è  amorfa  e  disordinata.  

PROPRIETÀ  OTTICHE  

La  radiazione  luminosa  è  una  radiazione  elettromagnetica  caratterizzata  da  un  intervallo  di  lunghezze  d’onda  λ  

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o  frequenze  

v

.  L’insieme  di  tutte  le  onde  elettromagnetiche  copre  un  intervallo  molto  esteso,  che &nb