I polimeri

Materie:	Appunti
Categoria:	Chimica
Voto:	2.5 (2)
Download:	491
Data:	20.03.2008
Numero di pagine:	5
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

I POLIMERI
1. GENERALITA'
I polimeri sono sostanze ad alto p.m le cui molecole sono costituite da più unità di ripetizione, uguali o dìverse,unite da legami covalenti e chiuse da gruppi terminali.
Esempi di unità di ripetizione:

a. Polipropilene –[CH2-CH]
I
CH3
b. Polivinilcloruro -[CH2- CH]
I
CI
c. Polietilentereftalato O-[-CO- - - CO-O-CH2-CH2O-]-
Dai polimeri di base si ottengono i materiali polimerici che si differenziano in base a p.m., cristallinità, additivi a loro aggiunti.

2. CLASSIFICAZIONE DEI POLIMERI
Vi sono vari metodi per classificare i polimeri:
a. IN BASE ALLA LORO ORIGINE:
- Naturali: questi si trovano in natura (cellulosa,amido,gomma naturale,proteine).
-Artificiali: ottenuti per modificazione di quelli naturali (acetato di cellulosa).
-Sintetici: preparati per sintesi chimica da intermedi petrolchimici.
b. IN BASE ALLO STATO FISICO:
-Cristallini
-Amorfi
c. IN BASE AL METODO DI SINTESI:
- Policondensazione
- A catena
d. IN BASE AN NUMERO DI MONOMERI IMPIEGATI:
-Omopolimeri (un monomero di partenza)
-Copolimeri (due o più monomeri di partenza)
e. IN BASE ALLA STRUTTURA MOLECOLARE:
-Lineari: sono costituiti da catene che si sviluppano lungo un' unica direzione.
-Ramificati: catene lineari in cui si immettono delle catene che le incrociano.
-Reticolati o tridimensionali : lo sviluppo é tridimensionale.
-A stella: più catene che si sviluppano da un unico punto.
f. IN BASE ALLA PRODUZIONE INDUSTRIALE:
-Polimeri per uso comune (polietilene, polipropilene, PVC) (basso costo,grande mercato, elevarta lavorabilità)
-Polimeri intermedi ( resine acriliche, ABS)
-Tecnopolimeri ( policarbonati, pol.termoplastici) (elevato prezzo e impieghi selettivi) (elevato prezzo, e impieghi selettivi)
3.PROPRIETA’ DEI POLIMERI
a.ISOMERIA
I polimeri isomerici si differiscono per proprietà fisiche e meccaniche pur avendo la stessa composizione chimica. Distinguiamo isomerie di struttura, dì posizione, cis-trans.
Es. isomeria di struttura:
--CH2-CH2-CH2-CH2- -CH2-CH -CH2-CH2
I ramificato
lineare CH2-CH2-CH2-CH3
Es. isomeria di posizione, tipica dei polimeri vinilici.
CH2-CH
I
X
Testa coda
Si può avere la concatenazione testa- coda :
CH2-CH-CH2--CH
I I
X X
Testa –testa:
-CH-CH2-CH2-CH
I I
X X
Coda-coda:
CH2-CH-CH-CH2
I I
X X
-Es. isomeria cis- trans
CH3
I
CH2-C= C-CH2-CH2-C= C-CH2- -CH2-C= C-CH2-CH2-C=C-CH2
I I I I I I
CH3 H CH3 H H H
Polisopren 1,4 cis Polisopropen 1,4 trans

b. CARATTERISTICHE E PROPRIETA' DEl POLIMERI ALLO STATO SOLIDO.
Lo stato fisico, la lavorabilità e alcune `proprietà meccaniche dei polimeri dipendono: b1. Peso molecolare medio e grado di polimerizzazione
b2. Comportamento con la T
b3. Capacità delle molecole di formare aggregati cristallini o meno.
b4. Capacità di ordinare quest’ ultimo secondo uno schema consequenziale.
Da cui discende la proprietà più importante dei polimeri: la resistenza meccanica.
B1. PES0 MOLECOLARE E GRADO DI POLIMERIZZAZIONE
Il peso molecolare è il peso di una molecola In ogni polimero tutte le macromolecole hanno lo stesso p.m. consegue una distribuzione dì p.m caratterizzata da un p.m medio.
Il grado di polimerizzazione è definito come il numero delle unità dì ripetizione di cui è formata la macromolecola. Anch'esso è legato a fattori statistici per cui si parla di grado di poi medio si determina come segue:
Grado polimero medio = p.m. medio polimero
p.m. unità
frequenza

Pm medio del polimero
B2. COMPORTAMENTO CON LA TEMPERATURA
II comportamento con la T determina due differenti proprietà: termoplasticità e termoindurenza
I polimeri termoplastici non subiscono modifiche permanenti col riscaldamento ma subiscono rammollimento che può esser dovuto a fusione o transizione vetrosa.
La transizione vetrosa è tipica dei polimeri amorfi, lineari, che allo stato solido sono rigidi ma fragili e presentano caratteristiche simili a quelle del vetro( ).II passaggio dallo stato vetroso a quello gommoso è caratterizzato da una temperatura detta T di transizione vetrosa.
I polimeri termoindurenti quando sono riscaldati, induriscono irreversibilmente e reticolano a seguito dì reazioni chimiche fra i punti reattivi delle macromolecole ( nei polimeri termoplastici non esistono. punti reattivi nelle macromolecole per tale motivo essi non modificano la struttura chimica)
B3. CRISTALLINITA'
E' !a capacità del polimero allo stato solido di realizzare un ordine tridimensionale. Non è mai totale nei termoplastici. Si paria allora di grado di cristallinità cioè della frazione di polimero cristallinico immerso ne! poi amorfo.
Un polimero attenuto sia allo stato amorfo che a quello cristallino risultano più duri e più resistenti meccanicamente e hanno T transizione più alta.
LE PROPRIETÀ' MECCANICHE DEI POLIMERI
E' la proprietà più importante dei polimeri.ln base ad essa si può stabilire I' utilizzo dei polimeri. Tra le proprietà meccaniche più importanti distinguiamo:LA DUREZZA,LA RESISTENZA A TRAZIONE,LA RESILIENZA,L' ALLUNGAMENTO A ROTTURA. Tutte queste proprietà dipendono dal peso molecolare e dal grado di polimerizzazione.
Per ogni polimero sì identifica un grado di poli particolare detto grado di polimerizzazione critico (GPc) al di sotto del quale non mostra qualità meccaniche apprezzabili e si presenta sotto forma di liquido viscoso o solido fragile. In generale vale la regola che un polimero non ha proprietà meccaniche se GPc è inferiore a 30,mentre il massimo di resistenza è pari a GP’ 600.Se si analizza il seguente grafico si osserva che la resistenza meccanica non avviene oltre un certo grado di GP’. generale vale la regola che un polimero non ha proprietà meccaniche se GPc è _inferiore a_ 30, mentre_ il massimo a GP' 600.Se si analizza il seguente grafico si osserva ché la resistenza meccanica non avviene --oltre un certo
Non è quindi conveniente spingere la polimerizzazione oltre GP’
Res Mecc
GPc GP’ GP
La prova di carico - deformazione fornisce il comportamento a trazione dei diversi materiali polimerici oltre che, indirettamente, classificarli in fibre, elastomeri, rigidi e duttili. Le curve di allungamento- sforzo a trazione permettono di determinare anche il modulo di elasticità sul polimero.
Carico Di allung (Kg/cm 2)

Allungamento
Curva a) Polimeri teneri e duttili ( hanno modulo elastico)
Curva b) Elastomeri. A seguito di un basso carico applicato presentano grande allungamento. Successivamente, a fronte di un altro carico, presentano basso allungamento. Ciò dimostra un R molto elevato. Un elastomero deve quindi possedere non solo un elevato allungamento iniziale ma anche un rapido ritorno elastico; che è la capacità del materiale a riassumere la posizione iniziale dopo che è cessata la trazione.
Curva c) Materiale rigido e duttile. Presentano allungamento elevato( 500%) senza rottura (polietilene e polipropilene)
Curva d) Fibre tessili. Sono materiali duri ma fragili e presentano scarso allungamento.
4. PREPARAZIONE DEI POLIMERI ( ASPETTI TERMODINAMICI E CINETICI DELLA REAZIONE DI POLIMERIZZAZIONE E MECCANISMI). `
4.1) TERMODINAMICA DELLE REAZIONI DI POLIMERIZZAZIONE
Tutte le reazioni di polimerizzazione sono esotermiche (rH