Panoramica sui polimeri termoplastici: polietilene e polistirene

Polimeri Termoplastici: Polietilene (PE)

7 - Polimeri termoplastici-> POLIETILENE PE CH2 = CH2 -> - CH2 - CH2- ~

Tipi di Polietilene

LDPE LOW DENSITY DE A BASSA DENSITA CATENA MOLTO RAMIFICATA 3 TIPI HOPE HIGH DENSITY CATENA LINEARE PE AD ALTA DENSITÀ LLDPE LINEAR - LOK- DENSITY PE LINEARE A BASSA DENSITÀ CATENA LINEARE CON BREVI RAMIFICAZIONI

HDPE (Linear) LDPE (Long Branched) LLDPE (Short Branched) H3 CH2 n CH2 CH2 CH3

Proprietà e Usi del Polietilene

Il PE E LA MATERIA PLASTICA PIÙ UTILIZZATA · BASSO COSTO . MOLTO USATO PER 1 FILM DA IMBALLAGGIO E SVARIATI ALTRI USI. TENACITA 7 ALTE E BASSE TEMPERATURE ECCELLENTI PROPRIETÀ MECCANICHE RESISTENZA MECCANICA ECC. ISOLANTE BUONA FLESSIBILITÀ IN VASTO CAMPO DI T ( - 73 ℃!) ECC . RESISTENZA CORROSIONE ASSENZA DI ODORE E SAPORE BASSA PERMEABILITÀ AL VAPOR D'ACQUA

Polivinil Cloruro (PVC)

$1POLIVINIL CLORURO PVC CH2 = Caly OCH2 = CH 1 - CH2- CH f CO Ce VINIL CLORURO 1 . 2A MATERIA PLASTICA PER VOLUMI DI VENDITA NEL MONDO

Proprietà Principali del PVC

PROPRIETÀ PRINCIPALI ELEVATA RESISTENZA CHIMICA CAPACITÀ UNICA DI ?- > MISCELAZIONE CON ADDITIVI GRAN NUMERO DI APPLICAZIONI AMORFOi NON PUÒ CRISTALLIZ. ZARE INTENSE FORZE COESIVE INGOMBRO STERICO CLORO RIDUZIONE DELLA LAVORABILITÀ DIPOLO - DIPOLO SCARSA FLESSI - BILITÀ- NECESSARI ADDITIVI FRAGILITÀ -7 PUÒ ESSERE DIMINUITA CON PLASTIFICANTI ELEVATA RESISTENZA MECCANICA ELEVATA RESISTENZA AI SOLVENTI ELEVATA RESISTENZA CHIMICA E ALLA FIAMMA

Polipropilene (PP)

->POLIPROPILENE PP PROPILENE CH2 = CH + CH2- CH- CH3 CH3-w · 34 MATERIA PLASTICA PER VOLUMI DI VENDITA NEL MONDO. · MATERIALE POCO COSTOSO: PUÒ ESSERE SINTETIZZATO CON DIVERSO GRADO DI CRISTALLINITÀ UTILIZZANDO DEI CATALIZZATORE DI ZIEGLER-NATTA STEREOSPECIFICI.

Stereoregolarità dei Polimeri

2DAL PUNTO DI VISTA DELLA STEREOREGOLARITÀ" SI POSSONO DISTINGUERE I POLIMERI IN 3 CLASSI:

• Un polimero atattico (con configurazioni random) è stereorandom, mentre un polimero isotattico (con configurazioni tutte uguali) o un polimero sindiotattico (con configurazioni alternate) sono stereoregolari.
• atattici: i centri stereogenici hanno configurazioni distribuite casualmente;
• isotattici: i centri stereogenici hanno tutti la stessa configurazione;
• sindiotattici: i centri stereogenici hanno configurazioni alternate.

Un polimero atattico è stereorandom, un polimero isotattico o sindiotattico è stereoregolare. Le tre classi di polimeri, anche quando derivano dallo stesso monomero, hanno proprietà fisiche diverse.

Figura 3 Modelli a sfere e aste di polimeri vinilici (A) isotattici, (B) sindiotattici, (C) atattici. Le sfere rosse rappresentano i sostituenti «L» dei polimeri dell'equazione 14.19.

A B C

Catalizzatori di Ziegler-Natta

STEREO- REGOLARITÀ 1 VANTAGGIO! IEGLER } - {EM NATTA SCOPERTA DI CATALIZZATORE ORGANOMETALLICI 1 TRIAL CHIL ALLUMINIO R 3 Al + TETRACLORURO DI TITANIO Tilly 1,3Il meccanismo della catalisi di Ziegler-Natta è complesso: un passaggio chiave nella crescita della catena prevede la formazione di un legame titanio- alchile e la coordinazione del monomero al metallo. Il monomero coordinato si inserisce poi nel legame carbonio-titanio e il processo continua allo stesso modo:

R 1 R 1 R R CH=CH2 CH=CH2 stadio di CHCH2-Ti CHCH2- Ti inserzione stadio di coordinazione R 1 R CHCH2CHCH2 -- Ti e così via

A causa dei vari leganti attorno all'atomo di titanio, coordinazione e inserzio- ne decorrono in maniera stereoregolare e possono essere controllate al fine di ottenere un polimero isotattico oppure uno sindiotattico.

Industrialmente il polipropilene si ottiene esclusivamente con il metodo di Ziegler-Natta: il prodotto è un polimero stereoregolare isotattico a elevato gra- do di cristallinità.

. SI ottiene un POLIMERO LINEARE non ottenibile CON IL CONSUETO MECCANISMO RADICALICO-

Vantaggi del Polipropilene Isotattico

RISPETTO AL POLIETILENE: r . VANTAGGI PP ISO TATTICO MAGGIORE RESISTENZA MECCANICA L - CH2- CH- - CH3-w MINORE FLESSIBILITÀ LIMITA LA ROTAZIONE ATTORNO AI LEGAMI C-C INNALZAMENTO DELLA Ty : CAMPO STATO VETROSO PIÙ ESTESO RESISTE FINO A 120℃ SENZA DEFORMARSI

Polistirene (PS)

(14.20)-> POLISTIRENE PS STIRENE CH2 = CH 1 ~ CH2- CM -- 0 * POLISTIROLO VECCHIA DENOMINAZIONE · 4ª MATERIA PLASTICA PER VOLUMI DI VENDITA NEL MONDO r · POLIMERO TRASPARENTE ~ CH2- CM -- · RIGIDO · FACILE DA LAVORARE · MOLTO FRAGILE A CAUSA DELL'INGOMBRO STERICO DELL'ANELLO BENZENICO.

Tipi di Polistirene

APS CRISTALLO > TRASPARENTE TIPI 01 POLI- STIRENE - PS RESISTENTE ] MODIFICATO CON ALL' URTO GOMME PS ESPANSO ]> IMBALLAGGI, ECC.

Svantaggi e Vantaggi del Polistirene

SVANTAGGI -> SCARSA RESISTENZA AGLI AGENTI ATM. SOLUBILI IN OLI E SV. ORGANICI SCARSA RESISTENZA AGLI URTI VANTAGGI -> BUONE PROPRIETÀ DI ISOLAMENTO ELETTRICO

ABS - Famiglia di Termoplastici

15ABS - FAMIGLIA DI TERMOPLASTICI +CH2- CH H ~ CH2 - C = C - CH2 + CEN W POLI - ACRILONITRILE A POLI - BUTADIENE B POLI- STIRENE 5 2 · RESISTENZA TERMICA E CHIMICA · RESISTENZA ALL'URTO · RIGIDITÀ · TENACITÁ · FACILITÀ DI LAVORAZIONE

Composizione e Proprietà dell'ABS

COMPOSIZIONE COPOLIMERO STIRENE - ACRILONITRILE 7 > COPOLIMERO VETROSO INNESTO se PARTE GORROSA POLI BUTADIENE 7-> DOMINI GOMMOSI VETROSA 0-0-0- PROPRIETÀ BUONA RESISTENZA ALL' IMPATTO Y BUONA RESISTENZA MECCANICA FACILITÀ DI LAVORAZIONE

Usi dell'ABS

TUBI DI DRENAGGIO E SCARICO USI PANNELLI PER PORTE DI FRIGORIFERI INVOLUCRI DI SCHERMATURA PER RADIOFREQUENZE E ONDE ELETTROMAGNETICHE CM2 - CH - · LUCENTEZZA 1-0- 0-0- GORROSA

Poli Metil Metacrilato (PMMA)

16V -> POLI METIL METACRILATO PMMA CH2=CH - CH2- CH- 1 COOCH3 COOCH3 ELEVATA DUREZZA E RIGIDITÀ > PLEXIGLASS o

Proprietà e Usi del PMMA

PROPRIETA TRASPARENTE -> LUCITE BUONA RESISTENZA AGLI AGENTI ATMOSFERICI VETRATURE USI INSEGNE LUMINOSE SCHERMI DI PROTEZIONE 1 MIGLIORE RESISTENZA ALL'ORTO RISPETTO AL VETRO.

Politetrafluoroetilene (PTFE)

-> POLITETRAFLUOROETILENE PTFE ₣ F. 1 C=C 1 1 F F 1 F FIN · MATERIA PLASTICA TOTALMENTE FLUORURATA 1 TEFLON

Proprietà e Usi del PTFE

ECCEZIONALE RESISTENZA CHIMICA PROPRIETÀ INSOLUBILE IN TUTTI I SOLVENTI ORGANICI SCIVOLOSO AL TATTO E BASSO COEFFICIENTE DI ATTRITO 1 2 1 4-U- -3 4 5 MACCHINARI CHIMICAMENTE RESISTENTIE AD ALTE TEMPERATURE USI - GUARNIZIONI SIGILLANTI RIVESTIMENTI ANTIADERENTI

Poliammidi (Nylon)

-> POLIAMMIDI ( Nylon) 0 11 - N-C - I ACIDO DICARBOSSILICO DIANMINA I-Z ~ 1 0 2)-N-"- (H 2),- H O=U 11 Formula generale Nylon; x e y possono VARIARE In * Nylon 6 , 6 0 2-5 Ao C - + C 11 0 1 + ESAMETIZENDI AMMINA ACIDO ADIPICO SI FORMA ACQUA + I- 1 N. -> C 11 0 POLICONDEN- SAZIONE legame dimmidico ANCHE Nylon 6,9 - 6.10-6,12 (VARIA L'ACIDO) > -OH - H H2 O 2-I GRUPPO AMMIDICO* Nylon 6 SI OTTIENE PER POLIMERIZZAZIONE DELL' E-CAPROLATTAME: L N-M calore I C-O 7-2 0=0 APERTURA DELL'ANELLO E SUCCESSIVA POLIMERIZZAZIONE

Proprietà del Nylon

-> PROPRIETÀ Nylon Le ammidi hanno geometria piana e, sebbene il legame carbonio-azoto venga comunemente scritto come legame semplice, la rotazione risulta par- zialmente impedita per effetto della risonanza:

O H :0 H 1 C-N C=N+ 1 R H R H risonanza nelle ammidi

La forma dipolare è così importante che il legame carbonio-azoto si comporta effettivamente come legame doppio.

Come si può dedurre dalla forma di risonanza dipolare, le ammidi sono composti altamente polari e formano forti legami idrogeno:

G-Z R 8- 8+ C=0-HỒ+ H I R O N oppure H-N N-H 8- C HỒ+ 8+ H 0=C R R 1 2 1. 8-0 C //4 5 ALTAMENTE CRISTALLINO 7 STRUTTURA SIMMETRICA E REGOLARE PROPRIETA ELEVATA RESISTENZA MECCANICA , TERMICA E CHIMICA -> DOVUTA Al FORTI LEGAMI A IDROGENO TRA LE CATENE FLESSIBILITÀ, BASSO ATTRITO, RESISTENZA ALL'USURA LAVORABILITA DOVUTA ALLA FLESSIBILITÀ DELLE CATENE DI ATOMI DI C

Svantaggi e Usi del Nylon

SVANTAGGI -> ASSORBE FACILMENTE (=> UMIDITÀ" MODIFICHE DIMENSIONALI USI INGRAGGI NON LUBRIFICATI MOLTI E DIVERSIFICATI COMPONENTI RESISTENTI FIBRE TESSILI ...

Poliesteri

POLIESTERI CONFERISCONO RIGIDITÀ AL MATERIALE CONFERISCONO MOBILITÀ MOLECOLARE = LAVORABI- LITÀ DEL Pol. FUSO O II 0 C-0 --- (CH2)2-O - n Polyethylene terephthalate (PET) O C 0 c-0-(CH) --- n Polybutylene terephthalate (PBT)V

Sintesi dei Poliesteri

Sintesi dei poliesteri Essi sono ottenuti da acidi bicarbossilici e dioli. A seconda dei monomeri di partenza usati e dall'orientazione delle catene polimeriche si ottengono vari tipi di poliesteri che possono essere sia termoplastici che termoindurenti. Il poliestere più noto è il polietilentereftalato (PET); i monomeri di partenza sono l'acido 1,4-benzendicarbossilico anche noto come acido tereftalico e l'1,2-etandiolo noto come glicole etilenico.

La reazione avviene in due stadi: 1) Nel primo stadio, prima che avvenga la polimerizzazione, detto di pre-polimerizzazione, si ha la formazione di un estere dopo la reazione di una molecola dell'acido bicarbossilico e due molecole di glicole. 2) Il secondo stadio, di polimerizzazione, avviene alla temperatura di circa 260°C e a bassa pressione in presenza di un catalizzatore come l'ossido di antimonio (III).

CH3-OH +HO OH +HO-CH3 O CH3-O 0-CH3 + + HO-CH2-CH2-OH HO-CH2-CH2-OH O 0= C HO-CH2-CH2-O O-CH2-CH2-OH~ r PET + 2CH3OH POLI CON- SENSAZIONE

Proprietà e Usi del PET

PROPRIETA · DUREZZA · RESISTENZA COPI MICA OTRASPARENZA ECCELLENTE us / · BOTTIGLIE DI PLASTICA 30% · FIBRE E FIOCCHI 60% · ALTRI USI FACILMENTE IDROLIZZABILE! POLIMERO PIÚ RICICLATOV