p2

Document Sample
p2 Powered By Docstoc
					                  Università degli Studi di Catania
                        Facoltà di Ingegneria
             Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria
                             Meccanica
             TECNOLOGIE DI CHIMICA APPLICATA

                        I materiali polimerici




Docente:   Prof. G. Siracusa
Allievi:   Flaminio Indelicato
           Davide Leotta
                           Anno Accademico 2006-2007
         SOMMARIO
Storia
Caratteristiche chimiche
Struttura dei polimeri
Proprietà meccaniche
Processi industriali
Tipologie di polimeri e utilizzi
    INTRODUZIONE
Macromolecole

Chimica organica


Chimica del carbonio
             STORIA
1828, Wohler: Sintesi dell’urea
1830, Goodyear: Vulcanizzazione della gomma
1870, Hyatt: Sintesi della celluloide per la
realizzazione di palle da biliardo.
1907, Baekeland: Sintesi della bakelite.
1920, Staudinger: Teoria delle macromolecole
1941, Carothers: Sintesi del Nylon.
1953, Natta: Polimerizzazione stereo-
specifica del polipropilene isotattico
 Caratteristiche chimiche
Composti saturi e insaturi
             Alcani
             Alchini
             Alcheni
 Caratteristiche chimiche
Composti aromatici
    Caratteristiche chimiche
  Gruppi funzionali
• Alcoli
    Caratteristiche chimiche
  Gruppi funzionali
• Acidi
   Caratteristiche chimiche
 Gruppi funzionali
• Ammine
     Caratteristiche chimiche
  Gruppi funzionali
• Isocianati




Reattivi, cancerogeni e pericoli (strage di Bhopal)
     Caratteristiche chimiche
  Gruppi funzionali derivati
Eteri= Alogeni + Alcoli

Esteri= Acido + Alcol

Amminidi= Ammina + Acido

Uretani= Isocianato + Alcol

Uree= Isocianato + Ammina
       Caratteristiche chimiche
     Peso molecolare
                Valori elevati ma eterogenei



                 Peso molecolare medio



Peso molecolare numerico          Peso molecolare ponderale

 M n = ∑ xi ⋅ M i                 M w = ∑ wi ⋅ M i
 Caratteristiche chimiche
Peso molecolare
         Mw > MN
        Caratteristiche chimiche
     Peso molecolare
                       Polidispersità
                              Mw
                              Mn

• M fino a 100 g/mol: stato liquido gassoso
• M fino a 1000 g/mol: solidi cerosi e resine morbide
• M oltre 10000 g/mol: polimeri solidi
          Caratteristiche chimiche
       Peso molecolare
                     Tecniche di misura

•   Analisi dei gruppi terminali
•   Crioscopia ed ebullioscopia
•   Osmometria
•   Viscosimetria
          Caratteristiche chimiche
      Processi di polimerizzazione
                   Policondensazione
 PET: monomero formato da glicole etilenico e acido tereftalico
Gruppi bifunzionali               Eliminazione di molecole


             • Dosaggio non perfetto
Rischi:      • Presenza di molecole monofunzionali
             • Formazione di molecole cicliche (esistenti in
               natura)
  Caratteristiche chimiche
Policondensazione
      Grado di polimerizzazione

                   N0 − N
                p=
                    N0
   Legame con il peso molecolare

                           N0   1
M n = xn ⋅ Pm         xn =    =
                           N 1− p
     Caratteristiche chimiche
  Policondensazione
               Tipologie di reazione

• A massa: in assenza di solvente. Alte T
• A soluzione: in solventi dei monomeri e del
  polimero da ottenere
• All’interfaccia: al contatto tra due soluzioni di
  due monomeri differenti
         Caratteristiche chimiche
      Processi di polimerizzazione
               Polimerizzazione a catena

Idrocarburi insaturi          Radicali liberi
 Caratteristiche chimiche
Polimerizzazione a catena
   Non si elimina alcuna molecola
    Presenza di attivatori radicalici
   Veloce crescita peso molecolare
               A catena
          Mn


                              A stadi




                          p
 Caratteristiche chimiche
Polimeri più comuni
       Caratteristiche chimiche
    Comportamento termico
Polimeri termoplastici
 Legami deboli tra catene


Polimeri termoindurenti
 Legami forti tra catene: processo di curing
      Caratteristiche chimiche
    Struttura molecolare
Gomitolo statistico
Diverse possibilità di concatenazione
 Caratteristiche chimiche
Struttura molecolare
        Polimeri ramificati
          Polimeri lineari
     Polimeri a legami incrociati
           Polimeri reticolati
 Caratteristiche chimiche
Struttura molecolare
    Configurazione testa-coda



    Configurazione testa-testa
 Caratteristiche chimiche
Stereoisomerismo
    Configurazione isotattica

     Configurazione atattica

   Configurazione sindiotattica
 Caratteristiche chimiche
Isomerismo geometrico
       Configurazione cis-

                     Cis-poliisoprene:
                     Gomma naturale

      Configurazione trans-

                     Trans-poliisoprene:
                     guttaperca
      Caratteristiche chimiche
   Copolimeri
   Concatenazione di differenti monomeri
Copolimeri naturali

Copolimeri alternati

Copolimeri a blocchi


Copolimeri a innesto
      Caratteristiche chimiche
   Caratteristiche strutturali
                    Lo stato amorfo
Elevato numero di configurazioni possibili

Rotazione degli atomi attorno ai legami chimici

Aggrovigliamento dei gomitoli

Stato vetroso sotto valori termici di soglia

Moduli elastici tra 2 e 5 GPa
         Caratteristiche chimiche
      Caratteristiche strutturali
                     Lo stato cristallino
Cristallinità parziale, con parti cristalline immerse in regioni amorfe

                                            ρc (ρ s − ρ a )
 Struttura cristallina del %cristallinità =
 Grado di cristallinità:                                     × 100
    polietilene                             ρ s (ρ c − ρ a )



  Tempo di raffreddamento             Configurazione delle catene
       Caratteristiche chimiche
    I cristalli polimerici
                 Struttura sferuliti
                     catena ripiegata
             Modello a micelle frangiate
Piccole regioni cristallizzate
Cristallizzazione attorno a
sferuliti o cristalliti) disperse
(micellecostituiti da aggregati
di una struttura amorfa e
In lamelle a catena ripiegata
attraversate dalle catene
       Caratteristiche chimiche
    Cristallizzazione

 Polimero fuso      Processi di enucleazione e crescita



 Dipendenza
 dal tempo:

           − kt n
y = 1− e
Tm



             Caratteristiche chimiche
          Fusione
     Trasformazione in un liquido viscoso alla T m

     Differenze con materiali metallici e ceramici



     •   Range di temperatura di fusione
     •   Dipendenza dalla temperatura di cristallizzazione
     •   Dipendenza dallo spessore delle lamelle
     •   Dipendenza dalla velocità di riscaldamento
Tm



           Caratteristiche chimiche
        Transizione vetrosa
     Passaggio da stato gommoso a stato rigido alla T g

     Variazione della mobilità di alcuni grandi segmenti di catene
     molecolari

     Bruschi cambiamenti in rigidezza, capacità termica e
     coefficiente di dilatazione termica
Tm



           Caratteristiche chimiche
     Determinazione temperature critiche
     Valutazione andamento volume specifico
     Varori critici per alcuni polimeri
                                 T
Tm



            Caratteristiche chimiche
     Fattori che influenzano i valori critici
     di temperatura
     •   Rigidità della catena
     •   Gruppi laterali
     •   Grado di ramificazione
     •   Peso molecolare
        Caratteristiche chimiche
     Proprietà meccaniche
                     Modulo Elastico

Stato cristallino            Dipendenza dalla direzione
                             di misura (max lungo c)
                             Indipendenza da struttura
Stato amorfo
                             chimica

Moduli elastici fino a 350 GPa


               Moduli elastici tra 2 e 5 GPa
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
                 Viscosità
            Viscosità elongazionale




  Le forze agiscono normalmente alla superficie

                    F/A
                λ=
                   dv / dz
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
       Viscosità elongazionale
   Essenziale nella strizione dei film polimerici
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
                    Viscosità
 Viscosità a taglio: tipica della meccanica dei fluidi




     Le forze agiscono di taglio sulla superficie

                       F/A
                   μ=
                      dv / dx
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
            Viscosità a taglio
              Melt Flow Index (MFI)




 La norma prevede tipologie di prova ben definite
      Caratteristiche chimiche
   Proprietà meccaniche
                  Viscosità a taglio
                 Dipendenza da fattori fisici
                                                     A (T −T g )
Dipendenza dalla temperatura                         B + (T −Tg )
(Williams, Landel, Ferry - WLF)
                                         μ = μ0e

Dipendenza dalla pressione               μ = μ 0 10 B ( p − p   r   )


                                                     3 .5
Dipendenza dal peso molecolare           μ = AM w
         Caratteristiche chimiche
   Proprietà meccaniche
                  Viscoelasticità

Sforzo          Deformazione




Variazione angoli e            Scorrimento catene in zone
lunghezze di legame            amorfe
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
            Viscoelasticità
              Curve isocrone




       1    ⎛        dε ⎞         dσ
            ⎜ ε + τσ    ⎟ = σ +τε
       JR   ⎝        dt ⎠         dt
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
   Deformazioni medie o elevate
  Bande di scorrimento o microcavità (craze)
 Caratteristiche chimiche
Proprietà meccaniche
   Fragilità in situazioni da urto
    Incremento fragilità ad alte velocità
       Caratteristiche chimiche
    Proprietà meccaniche
               Elasticità delle gomme
            Steroregolarità della gomma naturale
Alto volume libero tra le catene
Facilità di rotazione delle unità monomeriche

Struttura reticolata permanente che eviti scorrimenti
irreversibili tra le varie catene
Diminuzione dell’entropia conformazionale in estensione
        Caratteristiche chimiche
     Proprietà meccaniche
                             Creep
Flusso viscoso tra catene polimeriche

Modulo di creep: rapporto tra sforzo applicato e deformazione
per creep dopo un tempo costante e a dati valori termici

Influenza delle forze intramolecolari e dei gruppi laterali nel
ridurre la velocità di creep
       Caratteristiche chimiche
    Proprietà meccaniche
             Rilassamento dello sforzo
Dovuto a flusso viscoso nel materiale
Tendenza a un livello energetico più basso
Necessità energia di attivazione
Fenomeno temperatura-dipendente

                                   −t / τ
                   σ = σ 0e
       Lavorazione polimeri
           Polimeri termoplastici


• Riscaldati T>Tg              Bassa viscosità
• Elevate pressioni
• Trasformazione reversibile
         Lavorazione polimeri
            Polimeri termoindurenti


•   Si parte da polimeri a basso peso molecolare
•   Reticolazione
•   Irrigidimento sistema
•   Trasformazione irreversibile
         Lavorazione polimeri
                      Additivi
•   Pigmenti
•   Stabilizzanti
•   Agenti antistatici
•   Ritardanti di fiamma
•   Plastificanfi
•   Riempitivi o filler
•   Rinforzanti
                  Lavorazione polimeri
                        Diagrammi TTT
                        Diagramma TTT del PET
                                                Cristallizzazione isoterma




                                                    Raffreddamento lento

Raffreddamento veloce
                   Lavorazione polimeri
                              Diagrammi TTT
               Diagramma TTT per la vulcanizzazione della gomma nuturale




Le operazioni di
formatura vanno
effettuate prima della
gelazione
                 Lavorazione polimeri
                               Diagrammi TTT
                       Diagramma TTT per un sistema termoindurente

Massima temperatura
di vetrificazione




T<Tg0 vetro, nessuna
reazione chimica
          Lavorazione polimeri
               Metodi di lavorazione

Termoplastici                Termoindurenti
•   Stampaggio a iniezione   • Stampaggio per
•   Estrusione                 compressione
•   Calandratura             • Stampaggio per
•   Termoformatura             trasferimento
•   Stampaggio rotazionale   • Stampaggio a iniezione
Lavorazione polimeri
  Stampaggio a iniezione
Lavorazione polimeri
  Stampaggio a iniezione
            •Elevate pressioni (anche 20 MPa)
            •Elevati gradienti di velocità
            •Diminuzione di volume durante la
            solidificazione
               Lavorazione polimeri
                     Stampaggio a iniezione
 Vantaggi                                     Svantaggi

•Possono essere prodotti pezzi di alta     •Alti costi dei macchinari
qualità con elevata velocità di produzione
                                           •Necessità di produrre su larga scala per
•Costi di manodopera bassi                 ammortizzare i costi d’impianto
•Possibilità di ottenere buone finiture
superficiali
•Alta automatizzazione
•Possibilità di realizzare forme complicate
               Lavorazione polimeri                 Spesso è presente
                                                    un calibro per
                                                    rendere uniforme la
E’ possibile
introdurre anche
materiali di scarto
                      Estrusione                    sezione
                                                    dell’estruso e
                                                    ridurre il die
                                                    swelling




                                                    E’ necessario
                                                    raffreddare il
                                                    manufatto per
                                   Pressione 10 MPa impedirne la
                                                    perdita di forma
Lavorazione polimeri
     Blow molding
Lavorazione polimeri
     Blow molding
                Il blow molding è molto
                impiegato nella formatura
                delle bottiglie in PET.
                •Se il rapporto di stiro è
                maggiore di 2 nascono
                strutture cristalline che
                aumentano la resistenza
                •La parte iniziale e finale
                resta amorfa per il basso
                stiro
                •La trasparenza dipende
                dalle dimensioni degli
                sferuliti
Lavorazione polimeri
     Calandratura
          •Si producono film e foglie
          •Particolarmente impiegata nella
          lavorazione del PVC e delle gomme non
          reticolate
          •Pressione dei rulli fino a 10 MPa
          •Temperatura rulli 150-200 °C per PVC
          •Alta produttività e possibilità di ottenere
          basse tolleranze sullo spessore.
Lavorazione polimeri
    Termoformatura
          •Largamente usata negli imballaggi
          •Nella termoformatura negativa si hanno
          rapporti di stiro pari a 0,3 0,5
          •Nella termoformatura positiva si hanno
          rapporti di stiro pari a 1.
          •Le ultime innovazioni l’hanno resa
          competitiva con l’iniezione
               Lavorazione polimeri
                Metodi per temoindurenti
             Stampaggio per compressione




La reticolazione
avanza per un paio di
minuti
               Lavorazione polimeri
              Stampaggio per compressione
 Vantaggi                                   Svantaggi

•Costi iniziali bassi vista la semplicità   •Difficoltà nel produrre pezzi con
degli stampi                                geometrie complesse
•Bassa usura degli stampi grazie alla       •Presenza di sbavature sui pezzi
bassa velocità del fuso                     stampati
•Facile realizzazione di pezzi di grandi    •Difficoltà nell’ottenere inserti con buone
dimensioni                                  tolleranze
•I gas generati dalla reazione di
reticolazione possono essere espulsi
durante lo stampaggio
           Lavorazione polimeri
           Stampaggio per trasferimento




•Non si ha formazione di bave durante lo stampaggio, quindi il pezzo
stampato richiede meno operazioni di finitura
•Si possono produrre pezzi di piccole dimensioni dalla geometria molto
compessa, difficilmente realizzabili con stampaggio per compressione.
Tipologie di polimeri e utilizzi
      Proprietà meccaniche


          Si usa un provino di dimensioni 3.2 x 12.7 x
          63.5mm che viene fissato alla base dello
          strumento di prova. Si misura la quantità di
          energia assorbita per unità di lunghezza
          dell’intaglio quando il pendolo colpisce il
          provino.
     Tipologie di polimeri e utilizzi
                           Polietilene (PE)



•E’ il più semplice tra i polimeri sintetici e uno dei più utilizzati
•Densità: 0.915 – 0.958 g/cm3
•Temperatura di transizione vetrosa: circa –100°C
•Temperatura di fusione tra 110 e 135°C
     Tipologie di polimeri e utilizzi
                              Polietilene
 In base alla distribuzione dei pesi molecolari e al grado di ramificazione si
 ottengono tipi di polietilene con proprietà e usi differenti:




•Polietilene lineare a bassa densità (LLDPE)
•Polietilene a bassa densità (LDPE)
•Polietilene ad alta densità (HDPE)
•Polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE)
 Tipologie di polimeri e utilizzi
                              Polietilene
•Polietilene lineare a bassa densità (LLDPE)




•Ha struttura lineare e viene ottenuto con con catalisi di tipo Ziegler Natta.
•Ottima resistenza a trazione e a rottura. E’ flessibile e presenta
allungamenti fino al 600%.
•Usato per buste e fogli, pellicola da cucina, tubi flessibile.
 Tipologie di polimeri e utilizzi
                              Polietilene
•Polietilene a bassa densità (LDPE)



                                            Sintetizzato industrialmente nel
                                            1935 da Micheal Perrin.

                                            L’elevata ramificazione abbassa il
                                            grado di cristallinità e la densità.

 Viene usato per imballaggi, contenitori per il cibo, superfici di lavoro
 resistenti a corrosione e componenti di computer.
 Tipologie di polimeri e utilizzi
                             Polietilene
•Polietilene ad alta densità (HDPE)




•Le catene sono compattate aumentando la cristallinità e la resistenza
meccanica del materiale
•Sintetizzato nel 1957 da Karl Ziegler
•Utilizzato per i serbatoi degli autoveicoli, i contenitori dei detersivi, tubi
resistenti ad agenti chimici, condutture domestiche per l’acqua e isolamento
cavi elettrici.
 Tipologie di polimeri e utilizzi
                           Polietilene
•Polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE)



•Commercializzato nel 1950 della Ruhrchemie AG
•Il numero di monomeri per ciascuna catena è compreso tra 3 e 6 milioni.
•Le catene polimeriche sono molto impaccate e ciò conferisce elevate
resistenza al materiele.
Tipologie di polimeri e utilizzi
           Polietilene
          Metodi di lavorazione
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                   Polivinilcloruro PVC




•Seconda posizione nei volumi di vendita mondiali
•Densità: 1.40-1.45 g/cm³.
•Temperatura di transizione vetrosa: circa 87°C
•Temperatura di fusione 212°C
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                     Polivinilcloruro PVC




•Il materiale è amorfo e non è in grado di cristallizzare
•Sintetizzato e lavorato industrialmente nel1926 da Waldo Semon della B.F.
Goodrich.
•Gli atomi di Cl generano forti momenti dipolo e quindi grandi forze coesive tra
le catene.
•La poca flessibilità delle catene lo rende difficilmente lavorabile non miscelato
con additivi
•L’omopolimero ha elevata resistenza meccanica accompagnata da fragilità
 Tipologie di polimeri e utilizzi
                 Polivinilcloruro PVC
                        Additivi
•Plastificanti
•Stabilizzanti
termici
•Lubrificanti
•Riempitivi
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                     Polivinilcloruro PVC
                                 Applicazioni
•Con l’aggiunta di plastificanti diviene molto versatile.
•Viene usato per mobili e tappezzerie di auto, coperture interne di pareti,
impermeabili, scarpe, baglio e tende da bagno. Nei trasporti per i tettucci delle
automobili, per l’isolamento dei fili elettrici, le coperture dei pavimenti e finiture
interne ed esterne. Altre applicazioni riguardano canne da giardino, guarnizioni
dei frigoriferi, parti di apparecchiature e oggetti per la casa.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                        Polipropilene PP




•Terza posizione nei volumi di vendita mondiali, poco costoso.
•Densità: 0.9 g/cm³..
•Temperatura di transizione vetrosa: circa -10°C
•Temperatura di fusione circa 165°C
•Si può presentare isotattico o sindiotattico
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                        Polipropilene PP




•Il gruppo metilico limita la rotazione delle catene dando luogo a un materiale
più resistente ma meno flessibile.
•I gruppi metili innalzano la Tg rispetto al PE.
•Ottima resistenza a fatica in flessione
•Sintetizzato in forma isotattica nel 1954 da Giulio Natta usando come
catalizzatore TiCl4 e AlR2Cl (alluminio dialchile cloruro).
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                         Polipropilene PP
                                Applicazioni




•Oggetti per la casa, imballaggi, oggetti da laboratorio e bottiglie di vario tipo.
•Nei trasporti, i copolimeri del propilene con elevata resistenza all’urto sono
usati per i rivestimenti dei paraurti e per i paraspruzzi
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                         Polistirene PS




•Quarta posizione nei volumi di vendita mondiali, poco costoso.
•Densità: 1.04 g/cm³.
•Temperatura di transizione vetrosa: circa 95°C
•Temperatura di fusione circa 240°C
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                          Polistirene PS




•La presenza dell’anello benzenico determina una configurazione rigida, alto
impedimento sterico che rende il polimero non flessibile
•Viene usato come: polistirene cristallo (così chiamato per la sua trasparenza),
polistirene resistente all’urto (modificato con gomme) e polistirene espanso
•Scarsa resistenza agli agenti atmosferi, possono essere attaccati da solventi
organici e oli.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                           Polistirene PS
                                Applicazioni
•Parti interne di autoveicoli, alloggiamenti per apparecchiature, quadranti e
manopole, oggetti per uso domestico .
•Il polistirolo espanso è usato per la creazione dei modelli di fonderia in
sostituzione della cera.
Tipologie di polimeri e utilizzi
                                 ABS




 Incrementa la robustezza   Fornisce la resistenza   Fornisce lucentezza
 termica e chimica e la     all’urto e duttilità     superficiale, rigidezza e
 tenacità                                            facilità di lavorazione
    Tipologie di polimeri e utilizzi
                                           ABS
•Viene usualmente
combinato con gomma per
migliorare la resistenza
all’urto.




Applicazioni

•Uso principale: tubi e accessori
•Parti di autoveicoli, parti di apparecchiature come pannelli per porte di frigoriferi e
pannelli interni, macchine da ufficio, alloggiamenti e custodie per computer, scatole
telefoniche, condutture elettriche, involucri di schermatura per interferenze
elettromagnetiche.
•Mattoncini LEGO
Tipologie di polimeri e utilizzi
          Tecnopolimeri
     Tipologie di polimeri e utilizzi
 Struttura altamente       Nylon   Flessibilità delle catene
                                   di carbonio: contribuisce
 cristallina dovuta alla           al basso attrito
 simmetria della catena            superficiale e alla
 centrale.                         resistenza all’usura.




Legeme idrogeno –NOH:
Elevata resistenza
meccanica e alla
distorsione termica.
Polarità.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                                       Nylon
            Lavorazioni e applicazioni Nylon 6,6
•Il Nylon 6,6 viene filano per filatura a secco.
            •Polimero + solvente (composto viscoso)
            •Estrusione
            •Evaporazione solvente
            •Stiro
            •Testurizzazione


•In filo continuo, ad alta tenacità, usato per produrre tele molto resistenti
(rinforzo pneumatici), sacchi ed involucri da imballaggio, reti ecc.
•In fiocco e testurizzato viene utilizzato per indumenti intimi e biancheria (1940
calze da donna), che possiedono elasticità, resistenza all’usura, mano morbida
e sufficiente igroscopicità
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                                   Nylon
                            Altre applicazioni
•Per le sue caratteristiche antifrizione usato: per ingranaggi non lubrificati,
cuscinetti e componenti antifrizione, componenti meccanici che devono
funzionare ad alta temperatura e resistere agli idrocarburi e ai solventi, parti
elettriche soggette ad alte temperature e parti resistenti agli urti che richiedono
resistenza meccanica e rigidezza
•Il nylon rinforzato con fibre di vetro è usato per pale di ventole per motori,
serbatoi dei fluidi per i freni e servosterzo, coperchi di valvole, e alloggiamenti
della colonna dello sterzo.
   Tipologie di polimeri e utilizzi
                            Policarbonato




 Per contro singoli legami carbonio-            I due gruppi fenolici e i due
•Elevata resistenza a trazione dei policarbonati a temperature ambiente grupi
 ossigeno forniscono una certa                  metillici attaccati allo stesso atomo
•Resistenza all’urto è molto alta (compresa tra 640e 854 J/m, prova Izod)
 flessibilità alla molecola lungo               di carbonio causano un elevato
 l’intera struttura, distorsione                 resistenza al creep, e rendono la
•Alta resistenza acosa che termica, buona impedimento sterico buone
 conferisce isolamento resistenza               struttura molecolare
proprietà di una elevata elettrico, elevata stabilità dimensionale molto rigida.
 agli urti
•Trasparenza.
•Viene attaccat0 dai solventi
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                           Policarbonato
                                Applicazioni
•Schermi di protezione, lenti per occhiali,camme e ingranaggi, elmetti,
coperture per relè elettrici, componenti per aerei, eliche per imbarcazioni,
alloggiamenti e lenti per semafori, vetrate per finestre e collettori solari.
•Nel campo medico: apparecchiature per la dialisi artificiale e per la
cardiochirurgia, per la prima infanzia e le cure domiciliari (biberon, aerosol,
incubatrici).
     Tipologie di polimeri e utilizzi
       Materiali polimerici termoindurenti
•Hanno struttura molecolare reticolata formata da legami covalenti primari.
•Reticolazione:    Calore
                   Calore + pressione
                   Termoindurenti a freddo
•Lavorate per stampaggio (compressione o trasferimeto) o iniezione
•Miscele di stampaggio: resina con agenti di reticolazione indurenti e
plastificanti + riempitivi e/o materiali di rinforzo

                                   Vantaggi
1.   elevata stabilità termica
2.   elevata rigidezza;
3.   elevata stabilità dimensionale;
4.   resistenza al creep e alla deformazione sotto carico;
5.   basso peso;
6.   elevate proprietà di isolamento elettrico e termico.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                       Resine fenoliche




•Ottenute per reazione di fenolo + formaldeide. Polimerizzazione per
condensazione
•Prima materia plastica utilizzata industrialmente: 1909 L.H. Baekeland
realizzazione del fenolo con la formaldeide per produrre la resina fenolica
Bakelite
•Temperature di reticolazione comprese tra 120 e 180 °C
•Stampati con riempitivi
    Tipologie di polimeri e utilizzi
                          Resine fenoliche
                                 Diversi preparati
•   Per usi generali: caricati con farina di legno per aumentare la resistenza
    all’urto e per abbassare i costi.
•   Preparati a elevata resistenza agli urti: caricati con cellulosa (fiocco di
    cotone e tessuto spezzettato), cariche minerali e fibre di vetro per
    ottenere resistenza all’urto che raggiungono 960 J/m.
•   Preparati a elevato potere di isolamento elettrico: caricati con minerali (ad
    esempio mica) per aumentare la loro resistenza elettrica
•   Preparati resistenti al calore: caricati con minerali (ad esempio amianto)
    capaci di sopportare l’esposizione prolungata a temperature tra 150 e
    180°C.
                                     Applicazioni
•   Dispositivi di impianti elettrici, interruttori elettrici, connettori, sistemi di relè
    telefonici.
•    Nel settore automobilistico: parti del sistema frenante e della trasmissione
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                     Resine epossidiche




•Sono formate da un polimero epossidico a basso peso molecolare (spesso
liquido)
•I gruppi epossilici sono le sedi attivi della reticolazione
•La reticolazione avviene in presenza di catalizzatori quali ammine e anidridi.
•Elevato grado di reticolazione: durezza e resistenza chimica
•Basso ritiro di reticolazione
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                      Resine epossidiche
                                  Applicazioni
•Per le buone capacità di adesione sono usate per rivestimenti protettivi
•Usate nell’industria elettrica ed elettronica per la loro rigidità dielettrica, basso
ritiro nell’indurimento, buona adesione e capacità di mantenere inalterate le loro
proprietà in una larga varietà di condizioni ambientali, ad esempio in ambienti
acquosi e in condizioni di elevata umidità.
•Oggi molto utilizzate nei compositi rinforzati con fibre.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
          Elastomeri – Gomma naturale




•Formata da cis-1,4 poliisoprene
•Si ottiene dal lattice dell’albero Hevea brasiliensis
•Le catene polimeriche sono lunghe, allacciate e avvolte a spirale
•Il piegamento e l’avvolgimento delle catene polimeriche della gomma naturale
sono attribuiti all’impedimento sterico del gruppo metilico che si trova dalla
stessa parte dell’atomo di idrogeno sul doppio legame.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
            Elastomeri – Gomma naturale
                                Vulcanizzazione




•Processo inventato nel 1839 da Charles Goodyear
•Le molecole polimeriche vengono unite da ponti di reticolazione
•Aggiunta di zolfo 3%
•Reazione lenta anche a temperature elevate, (acceleranti chimici).
•Anche ossigeno e ozono reagiscono coi doppi legami. Ossidazione
•Aggiunta riempitivi: nerofumo.
  Tipologie di polimeri e utilizzi
                        Gomme sintetiche




Hanno soppiantato quasi completamente la gomma naturale per i minori costi e le migliori
caratteristiche
       Tipologie di polimeri e utilizzi
               Gomma stirene butadiene SBR




•Può essere vulcanizzato con zolfo.           •Rende la gomma tenace e resistente
•Ha una elasticità anche pari alla gomma      •Il gruppo fenolico riduce la tendenza a
naturale                                      cristallizzare sotto sforzo


E’ la gomma oggi più usata. Unico svantaggio è l’assorbimento di solventi organici.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:0
posted:5/7/2013
language:Unknown
pages:102
iasiatube.news iasiatube.news http://
About