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Una panoramica completa sui polimeri, partendo dalla loro struttura molecolare fino alle tecniche di lavorazione industriale. vengono descritte le diverse tipologie strutturali (lineari, ramificati, reticolati), le principali proprietà fisico-meccaniche (flessibilità, resistenza, leggerezza), e la classificazione in base al comportamento termico (termoindurenti, termoplastici, elastomeri) e alla composizione chimica (omopolimeri, copolimeri). inoltre i concetti di peso molecolare e grado di polimerizzazione, illustrando i processi di sintesi (addizione e condensazione) e le tecniche di lavorazione (estrusione, stampaggio, calandratura). infine, vengono analizzate le proprietà viscoelastiche dei polimeri e i modelli meccanici utilizzati per descriverle, nonché l'interazione tra le macromolecole e l'influenza delle forze secondarie sulle proprietà del materiale. Un'ottima risorsa per studenti universitari e chiunque desideri approfondire la conoscenza dei polimeri.
Tipologia: Appunti
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I polimeri sono costituiti da unità ripetenti, chiamate monomeri, che si uniscono a formare catene di diversa configurazione. La loro struttura può variare in modo significativo, influenzando le proprietà fisico-meccaniche del materiale. Tipologie strutturali Polimeri lineari : Le macromolecole sono disposte in catene semplici, prive di ramificazioni. Questo tipo di struttura rende il materiale solubile in alcuni solventi e in grado di ammorbidirsi con il calore. Polimeri ramificati : Presentano catene laterali collegate alla catena principale, il che può influenzare la densità e la viscosità del materiale. Polimeri reticolati : In questi materiali, alcune unità monomeriche appartengono contemporaneamente a due catene, creando una rete tridimensionale che conferisce rigidità e stabilità chimica. Questi polimeri non fondono e non sono solubili nei solventi comuni. Proprietà principali Elevata flessibilità : Le catene polimeriche possono muoversi relativamente l’una rispetto all’altra, conferendo al materiale una buona deformabilità. Elevata resistenza all’allungamento : Molti polimeri possono essere stirati senza rompersi, il che li rende ideali per applicazioni come fibre tessili e elastomeri.
Leggerezza : La bassa densità rende i polimeri utili in settori in cui la riduzione del peso è cruciale, come nell’industria automobilistica e aerospaziale. Inerzia chimica : Molti polimeri sono altamente resistenti alla corrosione e all’attacco di agenti chimici, motivo per cui vengono impiegati per tubazioni, rivestimenti e contenitori chimici. Bassa resistenza ai solventi : Alcuni polimeri possono dissolversi o degradarsi a contatto con determinati solventi organici. Infiammazione e sviluppo di fumi tossici : Molti polimeri sono infiammabili e, in caso di combustione, possono rilasciare gas tossici.
3. Classificazione dei polimeri I polimeri possono essere suddivisi in diverse categorie in base alla loro struttura chimica e al comportamento termico. In base al comportamento termico Termoindurenti : Sono polimeri che, una volta induriti, non possono essere rimodellati. Durante il riscaldamento subiscono una reticolazione chimica che li rende rigidi e insolubili. Sono utilizzati in applicazioni che richiedono stabilità termica, come componenti elettronici e materiali isolanti. Termoplastici : Sono polimeri che possono essere fusi e rimodellati più volte senza subire alterazioni chimiche. Questa proprietà li rende facilmente riciclabili e adatti a processi di produzione come estrusione e stampaggio a iniezione. Elastomeri : Sono materiali con una grande capacità di deformazione elastica (superiore al 200%). Possono allungarsi considerevolmente e tornare alla forma originale dopo la rimozione della forza applicata.
In questo processo, i monomeri insaturi reagiscono tra loro senza rilascio di sottoprodotti. Il processo avviene in tre fasi:
quelli viscosi. La loro deformazione dipende sia dal carico applicato sia dal tempo per cui esso viene mantenuto. Principio di sovrapposizione di Boltzmann : afferma che la deformazione in un materiale viscoelastico dipende dalla storia delle sollecitazioni subite nel tempo. Modulo di rilassamento : rappresenta la variazione della tensione nel tempo quando il materiale è sottoposto a una deformazione costante. Modelli viscoelastici Per descrivere il comportamento viscoelastico dei polimeri si utilizzano modelli meccanici basati sulla combinazione di molle (elasticità) e pistoni (viscosità).
condizionano la coesione del materiale e le sue proprietà fisico- meccaniche.