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materiali polimerici, polimeri termoindurenti termoplastici
Tipologia: Sbobinature
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Polimeri (composti da macromolecole e derivati dal petrolio) + additivi = materiali polimerici Additivi coloranti, plasticizzanti, ritardanti di fiamma… ecc. I POLIMERI SONO MACROMOLECOLE MOLTO LUNGHE OTTENUTE DALLA COMBINAZIONE DI VARI MONOMERI Monomero: ETILENE -> polimero: POLIETILENE (PE) a bassa e ad alta densità Monomero: PROPILENE -> polimero: POLIPROPILENE (PP) – moplen Monomero: VINILCLORURO -> polimero: POLIVINILCLORURO (PVC) Monomero: STIRENE -> polimero: POLISTIRENE O POLISTIROLO (PS) Monomero: TETRAFLUOROETILENE -> polimero: POLITETRAFLUOROETILENE (PTFE) – teflon Sono polimeri termoplastici e vengono ottenuti attraverso una polimerizzazione di addizione. La polimerizzazione viene fatta attraverso processi di riscaldamento in presenza di alta pressione e di un radicale R°, si tratta di una molecola organica molto attiva che presenta un elettrone spaiato. Nel caso dell’etilene, il doppio legame è formato da un legame s e di un legame p. La polimerizzazione inizia dalla specie radicalica che attacca l’etilene, in modo particolare il suo doppio legame. Il legame psi rompe; dei due elettroni del legame uno si lega al radicale. Mentre l’altro elettrone si lega sul carbonio. A sua volta la restante parte dell’etilene diventa un radicale, incontra un’altra molecola di etilene e l’elettrone spaiato rompe il legame p della nuova molecola di etilene. Si formerà una nuova molecola che a sua volta trovando un altro monomero, attaccherà e romperà il legame p formando una catena sempre più lunga. Si forma una lunga catena lineare con poche ramificazioni, nel caso del propilene CH Essendo i monomeri gassosi, l’elevata pressione è sintomo di questo processo, aiutato dall’alta temperatura e dal radicale. Ci sono altri tipi di polimeri, i polimeri termoindurenti, sono ottenuti da un altro tipo di polimerizzazione (polimerizzazione per condensazione). Questi polimeri sono formati da una catena lineare reticolata, legata da forti legami covalenti.
La solidificazione può portare a materiali amorfi o cristallini. La cristallinità dipende dalla percentuale in peso del polimero con struttura cristallina e dal peso totale del materiale. Dipende dalla distribuzione delle catene polimeriche, zone dove le catene sono più ordinate saranno zone cristalline, dove invece le catene non sono ordinate ci saranno zone amorfe. Non esistono polimeri al 100% cristallini o amorfi. Le zone cristalline si presentano come delle lamelle (SFERULITI) con un certo grado di ordine. Queste lamelle sono unite fra loro attraverso molecole laccio. Una maggior presenza all’interno del polimero di queste lamelle garantisce una buona resistenza meccanica del materiale plastico TRANSIZIONI DI FASE Il comportamento dei polimeri se sottoposti a riscaldamento dipende dalla loro tendenza ad essere più o meno cristallino o amorfi. Un polimero che tende ad essere quasi tutto amorfo avrà un comportamento diverso rispetto ad un altro polimero che tende ad essere quasi tutto cristallino. Il materiale cristallino sarà caratterizzato da una temperatura di fusione oltre la quale da solido il materiale diventerà liquido Nel materiale amorfo non si osserva un punto di solidificazione, ma un aumento progressivo della viscosità che porta ad un comportamento inizialmente gommoso, che conferisce morbidità e flessibilità al materiale. Successivamente al di sotto della temperatura di transizione vetrosa, il materiale ha il comportamento di un vetro, raggiunge uno stato vetroso, quindi duro e rigido e fragile. ln corrispondenza di questa transizione, si osserva un cambio di pendenza della curva volume/temperatura per i polimeri parzialmente cristallini, invece, al variare della temperatura ci sarà una brusca variazione di volume che sarà tanto maggiore, quando la percentuale di cristallinità è un solido rigido che una volta riscaldato alla temperatura di transizione vetrosa, la sua parte vetrosa diventa gommosa, alla temperatura di fusione la parte gommosa e cristallina diventeranno liquide Polimero cristallino^ Polimero amorfo
influenza della temperatura sull’andamento della curva sforzo deformazione di un polimero. Le proprietà meccaniche variano con la temperatura. Un materiale duttile ad elevate temperature (al di sotto del rammollimento) diventa più duttile, mentre a temperature basse diventa rigido e fragile. in alcuni casi (polistirene), il materiale se soggetto a trazione si formano dei microvuoti che tendono ad aumentare in relazione al carico di trazione. Man mano questi vuoti si propagano fino a creare una frattura (una cricca) rendono fragile e portano la rottura meccanica del provino. Le catene molecolari si orientano nella direzione della sollecitazione
sottoposti ad elevate temperature questi legami si rompono irreversibilmente. Per questo non sono materiali riciclabili. Sono caratterizzati da un’elevata rigidità (modulo di Young elevato), deformabilità plastica nulla e fenomeni di viscoelasticità trascurabili. Hanno inoltre buone caratteristiche meccaniche se sottoposti ad alte temperature.
Sono polimeri termoplastici costituiti da macromolecole lineari e poco ramificate che possono essere stirate lungo una direzione per formare una struttura fortemente anisotropa, con alte resistenze meccaniche lungo lo sviluppo longitudinale della fibra. Le più importanti fibre sono costituite da poliesteri, poliammidi e acriliche e sono ottenute da polimeri termoplastici MATERIE PLASTICHE IN COMMERCIO Sono manufatti in plastica composti da polimeri con aggiunta di additivi che ne modificano le proprietà L’80% dei polimeri termoplastici è data dai quattro polimeri della fascia di massa (PVC, PE, PP, PS). Sono polimeri che partendo da materie prime di basso costo e con impianti di larga scala hanno un costo contenuto. Esiste poi la fascia intermedi anche rappresenta circa il 15% della produzione totale nella quale sono classificati i polimeri che hanno almeno una proprietà peculiare per particolari applicazioni. Ci sono poi i tecnopolimeri, ovvero polimeri con caratteristiche superiori e i superpolimeri caratterizzati da elevate proprietà meccaniche e termiche DEGRADO POLIMERI