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concetti fondamentali della Scienza dei Polimeri
- sintesi, struttura, proprietà e aspetti tecnologici dei polimeri
relazioni proprietà-struttura nei materiali polimerici
- la massa molecolare
- lo stato fisico
tecniche di analisi microscopica applicata ai polimeri
- microscopie ottica, elettronica, a sonda
polimeri di interesse industriale (modulo polimeri industriali)
CORSO PON
Esperto nella progettazione, caratterizzazione e lavorazione di termoplastici
modulo: CHIMICA DEI POLIMERI
Vincenzo Venditto
argomenti del corso
Sostanze organiche formate da molecole di grandi dimensioni la cui
struttura deriva dall unione, mediante legami chimici non facilmente
dissociabili, di un gran numero di unità ripetitive dette monomeri
I POLIMERI
meros = unità, parte
mónos = solo
poly = molte
stirene (^) polistirene
polimero = molte unità
dal greco
monomero = una sola unità
plastĭca deriva dal greco πλαστική (plastikós ) da plássō: formare, modellare
POLISACCARDI (cellulosa, amido, chitina…)
PROTEINE, POLIPEPTIDI (enzimi, seta...) e ACIDI NUCLEICI
GOMMA NATURALE
RESINE NATURALI (ambre)
POLIMERI NATURALI
CHITINA
AMIDO
PROTEINA
SETA
fibroina (fibra)
sericina (protezione esterna)
CAUCCIU
gomma naturale, lattice estratto dall Hevea Brasiliensis
poliisoprene 1,4 cis
POLIMERI ARTIFICIALI (semi-sintetici)
Xantato di cellulosa
la cellulosa viene sciolta in soda
caustica e solfuro di carbonio
Rayon : tutti i filati prodotti per via chimica dalla cellulosa
distinti per motivi merceologici in:
rayon di cellulosa rigenerata (p.e. da xantato di cellulosa)
rayon costituiti da composti di cellulosa (in genere esteri di cellulosa)
Cellulosa rigenerata da Xantato di cellulosa
dopo l estrusione si rigenera la cellulosa
per trattamento con bagno acido
si ha una soluzione colloidale (viscosa)
acetato di cellulosa
si tratta la cellulosa con anidride acetica
soprannominato "seta artificiale" (aspetto lucido e simile alla seta)
Nitrocellulosa
cellulosa trattata con una miscela
nitrante (acido nitrico e solforico)
nasce nel 1845
Goodyear 1839
Gomma vulcanizzata
IL NOME DEL MONOMERO DA LUOGO A QUELLO DEL POLIMERO
La nomenclatura dei polimeri richiama la struttura molecolare:
al nome del monomero si fa precedere il termine POLI
genericamente detti materie plastiche o resine
POLIMERI SINTETICI
NOMENCLATURA
SIGLA
PE
PP
PVC
la reattività di un monomero è dovuta alla presenza di
GRUPPI FUNZIONALI
gruppi atomici che determinano il comportamento chimico della macromolecola
GRUPPI FUNZIONALI DEI MONOMERI
monomeri dello stesso tipo:
monomeri diversi contenenti ciascuno lo stesso tipo di funzionalità:
OMOPOLIMERI
esempi
COMOPOLIMERO: polimero ottenuto dalla combinazione di due
monomeri diversi con funzionalità mista
………-A-B-A-A-A-B-A-A-B-………
La copolimerizzazione consente di ottenere materiali
con proprietà differenti dai corrispondenti omopolimeri
B può legarsi sia con A che con B e viceversa
esempio:
O
CH 2
(^5) C OH
NH
2
O
N
H
CH 2
5
N
H
O
NH 2
H C 3
H C 3
CH 3
O
CH 2
C OH^
entrambi i comonomeri posseggono gruppi funzionali di diverso
tipo che gli permettono di interagire sia con A che con B
comonomero A comonomero B
COPOLIMERI
FUNZIONALITÀ (F) : numero medio di legami che una molecola di monomero
può formare con altri monomeri (dello stesso tipo o diversi)
Molecole con legami multipli
F=
F=
FUNZIONALITA DEL MONOMERO
Molecole cicliche
F=
Molecole contenenti gruppi reattivi
F=
La funzionalità del
monomero influenza
la struttura finale del
polimero
gli atomi sono disposti lungo
UNA SOLA CATENA detta catena principale
………-A-A-A-A-A-A-A-………
polimero lineare costituito da unità monomeriche A
I MONOMERI CHE DANNO ORIGINE ALLA
MACROMOLECOLA LINEARE DEVONO ESSERE BIFUNZIONALI
POLIMERI LINEARI
catene lineari
PP
gruppi metilici = gruppi laterali
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ALTAMENTE
LINEARE
HDPE
LDPE
LLDPE
A seconda dei monomeri usati e delle condizioni di polimerizzazione, il
polietilene essere lineare o ramificato (con diversi gradi di ramificazioni)
ALTAMENTE
RAMIFICATO
PREVALENTEMENTE LINEARE
CON PICCOLE RAMIFICAZIONI
RAMIFICAZIONI NEL PE
Molte gomme, come il poliisoprene ed
il polibutadiene, sono reticolate
le estremità della catena e/o le ramificazioni
presenti sono chimicamente connesse con le
catene principali di differenti molecole
si forma un reticolo
tridimensionale
POLIMERI RETICOLATI
catene reticolate
MONOMERI CON FUNZIONALITÀ
SUPERIORE A DUE
Caratteristiche Fisiche dei Materiali Polimerici
facilmente formabili ( mouldable )
bassa densità (prodotti leggeri )
elevata resistenza a corrosione e ad attacchi chimici
buone caratteristiche di isolamento elettrico e termico
bassa rigidità ( stiffness ) e resistenza agli sforzi ( strengths )
intrinsecamente flessibili
oggetti complessi
fabbricabili
facilmente e senza
successive rifiniture
resistenza alla deformazione per unità di peso (volume)
confrontabile con tipici materiali strutturali
speciali proprietà delle gomme ritorno elastico ( damping )
temperatura di esercizio limitata (sia a basse che a alte T)
proprietà dipendenti dal tempo (mostrano creep ) proprietà
viscoelastiche
2020
Chimica Fisica
dei Polimeri
proprietà fisiche dei materiali polimerici influenzate dalle caratteristiche
- microstrutturali
- strutturali
- morfologiche
relazioni proprietà-struttura
stato disordinato (amorfo)
stato ordinato (cristallino)
stato intermedio (mesomorfo)
polimeri reticolati
(resine termoidurenti & gomme)
Influenza della massa molecolare
proprietà che dipendono dalla massa molecolare
temperatura di transizione vetrosa
temperatura di fusione
viscosità
forze intermolecolari
polimeri semicristallini
Influenza dello stato fisico
