Polimerizzazione

Monomeri

Queste sono molecole semplici dello stesso composto chimico che subiscono la polimerizzazione. Tali molecole devono soddisfare determinati criteri:

1. Devono contenere più legami, solitamente doppi legami, che possono essere rotti e, di conseguenza, rilasciare due elettroni permettendo la formazione di nuovi legami.
2. Devono contenere due gruppi funzionali reattivi nella loro struttura.

Un mer è la parte più piccola e ripetitiva della catena polimerica. L’equazione generale della reazione di polimerizzazione ha la seguente notazione: _{MONOMERO POLIMERO MER}

Tipi di polimerizzazione

La reazione che permette la formazione dei polimeri può essere classificata in base al suo meccanismo. Quindi, in base al meccanismo, si possono distinguere:

• polimerizzazione a catena,
• poliaddizione,
• polimerizzazione per condensazione.

Polimerizzazione a catena

Molto spesso si tratta di una reazione radicalica che si verifica solo per monomeri contenenti più legami in grado di generare radicali durante la rottura. Questi radicali hanno la capacità di essere combinati in lunghe catene. La reazione consiste nell’attacco ripetuto di monomeri allo stesso sito attivo. Questa reazione deve sempre essere avviata da sostanze chimiche in grado di produrre un quanto di luce come risultato del decadimento termico o delle reazioni redox di radicali ad alta energia con una vita breve e una scarsa stabilizzazione della risonanza. Con questo metodo si ottiene gran parte dei polimeri (>70 %dei polimeri vinilici) prodotti su scala industriale. I suoi vantaggi sono: alta efficienza, tecnologia semplice, elevata resistenza all’inquinamento, possibilità di utilizzare un solvente comunemente disponibile: l’acqua, nonché la possibilità di prevedere facilmente la cinetica del processo. La reazione di polimerizzazione della catena è suddivisa in più fasi: inizio, propagazione – allungamento della catena, trasferimento della catena e terminazione. Oltre alla polimerizzazione radicalica, il meccanismo della catena può anche essere anionico o cationico. Nel caso di polimerizzazione anionica, ad esempio nei monomeri vinilici, viene sfruttato l’effetto induttivo dei sostituenti . Un gruppo capace di attrarre elettroni è in grado di indurre una carica positiva presente sugli atomi adiacenti a causa del legame più forte della coppia di elettroni del doppio legame. Nel caso di polimerizzazione cationica, è necessario utilizzare monomeri comprendenti una frazione donatrice, ad esempio eteri vinilici.

Poliaddizione

Conosciuta anche come polimerizzazione graduale, il processo si basa sul riarrangiamento di atomi tra monomeri con formazione di sottoprodotti, proprio come nel caso della polimerizzazione a catena. Tuttavia, è di natura graduale.

Polimerizzazione per condensazione

È un tipo di reazione che si verifica solo per monomeri con almeno due gruppi funzionali in grado di reagire con il rilascio di un sottoprodotto , il più delle volte sotto forma di acqua. Esistono due tipi possibili di tale condensazione. Eteropolicondensazione – se il monomero contiene due diversi gruppi funzionali che reagiscono tra loro, o omopolicondensazione – se il monomero è costituito da due gruppi funzionali identici. Possono reagire solo con un comonomero, cioè il secondo monomero presente nella reazione, contenente altri gruppi funzionali.

Classificazione dei polimeri in base alle proprietà fisiche e chimiche

1. Elastomeri – polimeri altamente flessibili, simili alla gomma, con la capacità di allungarsi più volte e tornare alle loro dimensioni originali, ad esempio polibutadiene reticolato.
2. Duromer – eccellenti materiali da costruzione. Le loro proprietà principali sono: durezza, mancanza di flessibilità e una resistenza meccanica molto elevata. I polimeri a fusione pesante di questo gruppo sono chiamati duroplasti. Includono ad esempio bachelite e resine epossidiche.
3. I plastomeri , noti anche come termoplastici, sono leggermente meno rigidi dei duromeri. Dopo la fusione, è possibile lavorarli, ma il trattamento termico ripetuto ha un effetto negativo sulle loro proprietà meccaniche e funzionali. Questo gruppo di polimeri comprende polietilene , polipropilene , metil polimetacrilato, ecc.

Classificazione dei polimeri in base all’origine

1. I polimeri naturali sono policomposti che si trovano in natura. Possono essere utilizzati direttamente o dopo la modifica. I più utilizzati sono: a) la gomma naturale – poliisoprene, che, sottoposta a un processo di vulcanizzazione allo zolfo, consente la produzione di gomma (circa 3 %di zolfo) utilizzata in varie guarnizioni, pneumatici, giocattoli, tessuti flessibili e articoli per la casa articoli, ed Ebanite (ca. 25-30 %di zolfo) utilizzata in casse batterie, dispositivi chimici e materiali isolanti. b) polisaccaridi – come ribosio, glucosio, fruttosio, amido e cellulosa. Si tratta di materiali di facile utilizzo costituiti da monosaccaridi legati da un legame glicosidico. La cellulosa viene utilizzata nella produzione di carta , adesivi o rayon e l’amido viene utilizzato praticamente in ogni industria, compresi i tessili, i prodotti farmaceutici e i cosmetici. c) proteine ​​– i loro monomeri sono noti come α-amminoacidi, come glicina, cisteina e fenilalanina. Sono i costituenti fondamentali di tutti gli organismi viventi e hanno diverse funzioni biologiche. I residui amminoacidici sono legati da legami peptidici . Sono utilizzati principalmente nell’industria alimentare e in medicina.

2. I polimeri artificiali sono composti artificiali ottenuti attraverso la sintesi chimica. La polimerizzazione può avvenire mediante una reazione a catena, poliaddizione e meccanismi di policondensazione. Esempi includono: a) polimeri a catena , come: polietilene utilizzato nella produzione di pellicole, imballaggi o giocattoli, polipropilene utilizzato in materiali isolanti, tubi dell’acqua e parti di carrozzeria di automobili, nonché cloruro di polivinile utilizzato nella produzione di rivestimenti per pavimenti, apparecchiature elettriche materiali isolanti, porte e finestre. b) gomme sintetiche , compreso il polibutadiene utilizzato nelle guarnizioni, nelle vernici al lattice e negli adesivi, e il policloroprene utilizzato nelle zattere di salvataggio, nelle mute da immersione e nelle fasce utilizzate per scopi di terapia fisica. c) polimeri di poliaddizione , ad esempio poliuretani utilizzati nell’industria del mobile, dell’automobile e delle calzature, nonché resine epossidiche presenti nei laminati, negli adesivi e nei vari tipi di compositi utilizzati nell’aviazione, nell’industria automobilistica e nella nautica. d) polimeri di condensazione , ad esempio poliesteri più spesso utilizzati come PET, ovvero poli(etil tereftalato) per la produzione di stoviglie, bottiglie, imballaggi e fibre, poliammidi, principalmente Nylon, ampiamente utilizzato come componente di calze, collant, corde, spazzolini da denti e Kevlar, policarbonati essendo termoplastici trasparenti con ottime proprietà meccaniche, spesso utilizzati per strati che rendono infrangibili vetri, caschi e CD/DVD, fenoplasti utilizzati principalmente come bachelite, aminoplasti e siliconi.

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