I riassunti , gli appunti i testi contenuti nel nostro sito sono messi a disposizione gratuitamente con finalità illustrative didattiche, scientifiche, a carattere sociale, civile e culturale a tutti i possibili interessati secondo il concetto del fair use e con l' obiettivo del rispetto della direttiva europea 2001/29/CE e dell' art. 70 della legge 633/1941 sul diritto d'autore
Le informazioni di medicina e salute contenute nel sito sono di natura generale ed a scopo puramente divulgativo e per questo motivo non possono sostituire in alcun caso il consiglio di un medico (ovvero un soggetto abilitato legalmente alla professione).
LE MATERIE PLASTICHE |
|
|
|
|
Bibliografia |
1. I polimeri
I polimeri sono delle macromolecole, cioè molecole ad elevato peso molecolare, in cui si ripetono unità di base dette monomeri. I polimeri possono essere naturali come il caucciù o la cellulosa, artificiali (modificazione chimica di quelli naturali), come la celluloide o sintetici (creati artificialmente).
I polimeri sintetici sono prodotti attraverso reazioni di polimerizzazione che si suddividono in due tipi: di poliaddizione e di policondensazione. Quando le molecole di partenza sono tutte uguali si parla di polimero vero e proprio, quando invece sono diverse si parla di copolimero.
2. Reazioni di polimerizzazione
a) Poliaddizione
Molte molecole di monomero reagiscono tra loro, in presenza di un attivatore, cioè di una sostanza in grado di liberare un radicale libero (gruppo di atomi con un elettrone spaiato).
Il meccanismo è il seguente:
La reazione termina quando due radicali si incontrano. Si possono ottenere macromolecole contenenti fino a 100-1000 unità di monomero.
Il polimero si indica: 
dove n, in basso a destra, fuori dalla parentesi, indica il grado di polimerizzazione, cioè il numero di molecole del monomero che hanno reagito per formare il polimero.
Aumentando il grado di polimerizzazione, cioè il peso molecolare, nei polimeri aumentano la temperatura di rammollimento, la resistenza alla trazione, la durezza, la viscosità.
b) Policondensazione
Si tratta di una reazione di sintesi tra composti, che possiedono più gruppi funzionali.
Vengono eliminate molecole a basso peso molecolare come H2O ed HCl.
Esempio la formazione di poliestere:
A questo punto la molecola di estere formata può reagire con una molecola di glicole etilenico (interagendo con il gruppo acido del poliestere) o con una di acido malonico (interagendo con il gruppo alcolico del poliestere), in entrambi i casi la catena si allunga per l'accrescimento del polimero.
A livello industriale la polimerizzazione può essere condotta in massa solida, in soluzione, in emulsione, in sospensione.
3. Additivi
Sono sostanze che aggiunte alle materie plastiche ne modificano le caratteristiche:
4. Tipi di materie plastiche
a) Resine termoplastiche : Resine che con il riscaldamento rammolliscono e con il raffreddamento diventano solide, passaggi che si possono ripetere parecchie volte.
La loro struttura è infatti amorfa o parzialmente cristallina e le macromolecole, sottoposte a calore, legate da deboli forze, sono libere di scorrere le une sulle altre.
Sono resine termoplastiche le seguenti: polistirolo, policarbonato, polimetilmetacrilato, PVC, polipropilene isotattico, polietilene.
b)Resine termoindurenti : Sono resine che con il calore diventano solide in seguito a trasformazioni chimiche. Alla fine del processo si presentano come delle macromolecole che hanno al loro interno numerosi legami chimici che danno luogo ad una struttura reticolata.
Le resine termoindurenti non fondono perchè le macromolecole non possono scorrere le une sulle altre. Solo ad una certa temperatura i legami si rompono ed il materiale si decompone.
Tra le resine termoindurenti da ricordare: bakelite, resine, siliconi.
5. Principali polimeri di addizione
a) Polietilene (PE)
Si ottiene per polimerizzazione del gas etilene C2H4 ,
Il doppio legame tra gli atomi di C, essendo più debole, si spezza in modo da permettere alle varie molecole di etilene di legarsi tra loro.
Si indica con
Caratteristiche
Il polietilene ha basso costo, trasparenza, notevole resistenza chimica, sia agli acidi che alle basi.
Usi
In fibra serve per produrre camici e guanti per laboratorio; in film è usato per imballaggi, per coperture di serre, per sacchetti della spesa o della spazzatura. Per il suo potere isolante viene usato come rivestimento di cavi elettrici e in forma rigida per tubi atti al trasporto di fluidi non caldi. Può anche essere stampato per fare oggetti solidi resistenti.
Produzione
Lo si può ottenere industrialmente in due modi: metodo ad alta pressione o metodo Ziegler
1)Metodo ad alta pressione (LDPE)
La polimerizzazione avviene ad alte pressioni (da 1000 a 2000 atm) ed ad alte temperature (200-300 °C) in massa od in soluzione (come solvente si usa il benzene), usando come catalizzatore ossigeno e perossidi.
Si ricava un polietilene a bassa densità (0.92 g/cm3), con zone cristalline e zone amorfe.
La struttura poco cristallina di questo polietilene incide sulle caratteristiche: punto di fusione basso (circa 120 °C), coefficiente di dilatazione termica alto, resistenza meccanica media, potere isolante alto per la struttura disordinata.
2) Metodo Ziegler (HDPE)
Si opera a bassa pressione (1-10 atm) e a basse temperature. (50-100 °C) in soluzione (con solvente benzene o alcani quali pentano ed esano). I catalizzatori sono alluminio trietile, Al(C2H5)3 e tetracloruro di titanio TiCl4.
Si ricava un prodotto ad alta densità (0.96 g/cm3) che presenta un più alto grado di cristallizzazione rispetto al precedente tipo, circa il 65%, quindi maggiore conducibilità termica ed elettrica maggiore resistenza meccanica e più alta temperature di fusione (135 °C).
b) Polipropilene (PP)
Si ottiene per polimerizzazione del gas propilene, derivante dai processi di Cracking del petrolio, con meccanismo simile a quello dell'etilene.
Si possono avere tre isomeri:
Atattico
I gruppi CH3 sono disposti in maniera disordinata.
Il prodotto ha proprietà scadenti.
Struttura amorfa e vetrosa. Questo permette di usarlo per involucri trasparenti per proteggere vestiti.
Isotattico
I gruppi CH3 sono disposti ordinatamente dallo stesso lato della catena di atomi di C, che non è lineare, ma si curva in modo elicoidale.
Struttura altamente cristallina (fino al 75%)
La polimerizzazione si effettua in sospensione, a basse T (50-100°C) e basse pressioni (1-10 atm.).
Ha buone caratteristiche meccaniche, è leggero, ha alto punto di fusione (circa 175 °C), è isolante, resistente a molti aggressivi chimici.
Serve per realizzare giocattoli, contenitori e vari oggetti.
Usi
Estruso in filamenti sottili da una fibra tessile molto leggera, resistente agli agenti atmosferici, che serve per produrre corde e reti da pesca, mentre in fiocco è utilizzata per coperte, maglieria, tappeti e moquette. In pellicola trasparente è adatto all'imballaggio.
Sindiotattico
I gruppi CH3 sono disposti alternativamente sopra e sotto rispetto l'asse della catena.
Il prodotto ha migliori caratteristiche rispetto all'atattico
c) Polivinilcloruro (PVC)
Si ottiene facendo polimerizzare in emulsione o in sospensione il gas cloruro di vinile, CH2=CHCl.
CH2=CHCl ---> ...-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl- .....
Il polimero ottenuto si presenta sotto forma di polvere bianca, molto fine, inodore ed insapore. E' più rigido e resistente rispetto al polietilene, ha peso specifico 1,36-1,40 g/cm3 e fonde a 180 °C. Resiste a moltissimi aggressivi chimici. E' insolubile in acqua alcol e benzina, ma piuttosto solubile in acetone, affonda nell'acqua data la sua densità.
Il PVC può essere sottoposto ad estrusione o trasformato in granuli e quindi lavorato a compressione o a iniezione.
In commercio esistono due tipi di PVC: rigido e plastificato.
Il PVC rigido in edilizia serve per realizzare pavimentazioni (piastrelle rigide), zoccolature, corrimani, tapparelle, gronde, tubi per fognature, lastre ondulate, infissi resistenti agli agenti atmosferici, leggeri, indeformabili ed infrangibili.
Il PVC plastificato, con aggiunta di plastificanti (tipo esteri dell'acido ftalico, C6H4(COOH)2, dell'acido adipico, COOH—(CH2)4—COOH, dell'acido fosforico, H3PO4), da sostanza molto dura si trasforma in prodotto flessibile come la gomma (vinilpelle) e si impiega per rivestimenti di divani, sedili, pareti, pavimentazioni e tendaggi.
In termini applicativi, il PVC è la materia plastica più versatile conosciuta. È il "vinile" per antonomasia usato per la produzione dei dischi.
d) Polistirolo ( PS)
Questa resina termoplastica deriva dalla polimerizzazione dello stirolo (o vinilbenzene C6H5—CH=CH2), liquido oleoso che polimerizza spontaneamente, ma lentamente, se esposto all'aria ed alla luce.
Il polimero è duro, trasparente, incolore; ha notevole resistenza all'acqua ed all'umidità; Ha peso specifico 1,05 g/cm3, buone proprietà meccaniche, ma una discreta fragilità.
Può essere facilmente colorato con aggiunta di pigmenti e si lavora bene per stampaggio ad iniezione.
Il polistirolo si usa in radiotecnica perchè è un ottimo isolante elettrico e nell'industria delle confezioni (astucci, recipienti, contenitori per cosmetici), articoli da disegno, parti di frigoriferi, accessori per auto rigonfiando il polimero con clorofluorometano (CH2ClF), si trasforma in una massa spugnosa (polistirolo espanso) dotata di ottime caratteristiche isolanti termiche.
Oggetti da imballaggio in polistirolo espanso.
e) Polimeri acrilici (PMMA)
Le resine acriliche si ottengono dalla polimerizzazione di diversi acidi, come l'acido acrilico (o acido 2-propenoico, CH2=CHCOOH), metacrilico (CH2=C(CH3)COOH e dai loro esteri (ad esempio il metacrilato di metile, CH2=C(CH3)-COOCH3).
La più importante resina è il polimetacrilato di metile, conosciuta in commercio con il nome di plexiglas, ottenuta per polimerizzazione del monomero metacrilato di metile, estere dell'acido metacrilico.
Ha peso specifico 1,24 g/cm3 e fonde a 160 °C.
Il Plexiglas un polimero termoplastico, leggero, molto stabile alla luce, poco ossidabile, più trasparente del vetro, duro, con buone caratteristiche meccaniche, abbastanza resistente agli aggressivi chimici, ma facilmente scalfibile.
I semilavorati si congiungono per incollaggio o saldatura delle parti attraverso il calore e possono essere metallizzati od opacizzati.
La metallizzazione consiste nel far deporre sulla materia plastica strati metallici, in genere di alluminio, allo stato di vapore, per produrre targhe, pannelli, rivestimenti riflettenti, ecc..
L'opacizzazione si effettua per mezzo di sabbiatura (sabbia proiettata con aria compressa sulle superfici da trattare) o di smerigliatura (con spazzole rotanti di acciaio od ottone), o con mezzi chimici (con solventi come cloroformio, CHCl3, o diclorometano, CH2Cl2).
Il plexiglas può anche essere colorato, mescolando granuli colorati a granuli di polimero incolore durante lo stampaggio.
Il plexiglas è largamente usato in edilizia, sia per esterni (coperture trasparenti in edifici, coperture per pensiline, vetrate infrangibili, parapetti, elementi di arredo urbano come fontane), che per interni (elementi da esposizione, mobili, parapetti di scale, pannelli decorativi, corpi illuminanti, vasche idromassaggio).
I polimeri acrilici sono i costituenti fondamentale dei colori acrilici usati in pittura ormai dagli anni '60 e delle pitture acriliche usate nella dipintura degli edifici
6. Gomme naturali
Caucciù
Il caucciù è ricavato dall’Hevea brasiliensis euforbiacea originaria del Brasile, ma attualmente coltivata soprattutto nell’Asia sud orientale e nell’Africa equatoriale. La corteccia di questi alberi viene incisa a forma di V e si raccoglie il lattice che ne trasuda. Questo lattice che è un liquido denso viene coagulato con il calore o per piccole aggiunte di acido acetico o formico.
Il caucciù è un polimero ad elevato peso molecolare dell’isoprene, un diene con 5 atomi di carbonio. La polimerizzazione naturale avviene per rottura e spostamento dei doppi legami con liberazione di radicali che legano tra di loro molte molecole di isoprene
Il caucciù è il polimero regolare dell’isoprene in forma cis
Il tipico carattere elastico di questo prodotto si può spiegare ammettendo che in condizioni normali le macromolecole siano disposte disordinatamente e variamente intrecciate, ma se sottoposte a tensione si allunghino e si orientino in direzione della forza applicata; cessata tale forza le molecole ritornano allo stato originario.
Le qualità fisiche e chimiche del caucciù possono essere migliorate con una serie di trattamenti:
La vulcanizzazione della gomma fu applicata nel 1840 da Goodyear migliorando notevolmente le proprietà della gomma naturale (poca resistenza meccanica, sensibile alle variazioni di temperatura rammollisce in estate e indurisce in inverno).La vulcanizzazione si effettua a caldo, e si deve procedere alla formatura degli oggetti prima del riscaldamento.
Bibliografia
Chimica per l'Arte; Bucari, Casali, Lanari. Calderini editore.
Chimica applicata ai materiali da costruzione; Spanò. Calderini editore
Fonte: http://www.itt.sanzeno.org/index.php/download/category/46-prof-gianluca-rossini?download=156:le-materie-plastiche-terze-grafiche
Sito web da visitare: http://www.itt.sanzeno.org
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
Il testo è di proprietà dei rispettivi autori che ringraziamo per l'opportunità che ci danno di far conoscere gratuitamente i loro testi per finalità illustrative e didattiche. Se siete gli autori del testo e siete interessati a richiedere la rimozione del testo o l'inserimento di altre informazioni inviateci un e-mail dopo le opportune verifiche soddisferemo la vostra richiesta nel più breve tempo possibile.
I riassunti , gli appunti i testi contenuti nel nostro sito sono messi a disposizione gratuitamente con finalità illustrative didattiche, scientifiche, a carattere sociale, civile e culturale a tutti i possibili interessati secondo il concetto del fair use e con l' obiettivo del rispetto della direttiva europea 2001/29/CE e dell' art. 70 della legge 633/1941 sul diritto d'autore
Le informazioni di medicina e salute contenute nel sito sono di natura generale ed a scopo puramente divulgativo e per questo motivo non possono sostituire in alcun caso il consiglio di un medico (ovvero un soggetto abilitato legalmente alla professione).
"Ciò che sappiamo è una goccia, ciò che ignoriamo un oceano!" Isaac Newton. Essendo impossibile tenere a mente l'enorme quantità di informazioni, l'importante è sapere dove ritrovare l'informazione quando questa serve. U. Eco
www.riassuntini.com dove ritrovare l'informazione quando questa serve