Proprietà e applicazioni dei polimeri
Dove vengono utilizzate le materie plastiche?

Cosa sono i polimeri?

I polimeri sono un tipo specifico di sostanze chimiche caratterizzate dal loro elevato peso molecolare . Inoltre, hanno una struttura specifica: sono costituiti da unità ripetitive chiamate mers . L’elevato peso molecolare fa sì che il distacco o l’attaccamento di un singolo mero non alteri in modo significativo le proprietà chimico-fisiche del composto. Questa è una differenza importante rispetto agli oligomeri (sostanze costituite da un piccolo numero di meri): nel loro caso un tale cambiamento può portare, ad esempio, a un diverso punto di fusione. I polimeri sono associati principalmente alla plastica . In realtà, però, questo gruppo di composti è molto più ampio. Oltre ai polimeri sintetici , che sono gli elementi costitutivi della plastica, esistono anche polimeri naturali , comuni in natura. Sono uno dei componenti base degli organismi viventi.

Proprietà chimiche dei polimeri

Ogni polimero può avere le sue proprietà individuali. È possibile tuttavia distinguere diverse proprietà chimiche dei polimeri che sono comuni a tutti loro. Questi sono i seguenti:

• Resistenza agli agenti chimici. Ad esempio, la plastica utilizzata per gli imballaggi non reagisce con le sostanze chimiche in essi contenute.
• Isolamento elettrico e termico. I polimeri sono buoni isolanti. È da questi che vengono prodotti i materiali utilizzati per gli strati protettivi dei cavi o per le prese elettriche. Le loro proprietà relative alla resistenza termica consentono l’utilizzo di questi materiali in ambito domestico, ad esempio nei manici delle pentole.
• Elevata resistenza pur essendo leggero . Alcune plastiche sono addirittura in grado di galleggiare.
• Facile da elaborare . I polimeri possono essere lavorati in vari modi: possono essere formati in strati sottili (ad esempio fibre tessili) e strutture solide. Possono essere facilmente formati in una forma specifica.

Come vengono prodotti i polimeri?

La produzione di polimeri può essere eseguita utilizzando uno dei due metodi: polimerizzazione e policondensazione. Nel primo processo avviene una reazione a catena in cui i monomeri si legano tra loro. Ciò non è accompagnato dalla formazione di sottoprodotti. Affinché avvenga la polimerizzazione è necessario l’utilizzo di un iniziatore, ovvero una sostanza che avvia la reazione nella quale viene consumato. I monomeri leganti possono originariamente trovarsi in fase solida, liquida o gassosa. Le materie plastiche risultanti dalla polimerizzazione includono:

• Polietilene LDPE e HDPE ,
• cloruro di polivinile (PCV) ,
• polipropilene (PP) ,
• polistirolo (PS).

La policondensazione produce una macromolecola, cioè un polimero, più, come sottoprodotto, un’altra sostanza, come acqua, ammoniaca o acido cloridrico . Con questa reazione, la catena polimerica cresce in modo graduale. Tra le plastiche più apprezzate prodotte mediante policondensazione troviamo:

• poliammidi,
• resine fenolo-aldeidiche,
• resine epossidiche,
• alcuni poliesteri .

Nelle fasi successive della produzione della plastica sono spesso necessari vari tipi di additivi, come stabilizzanti o modificanti. Con essi è possibile produrre materiali con proprietà specifiche. Nel portafoglio del Gruppo PCC, disponibile sul Portale prodotti, è disponibile un’ampia gamma di additivi per materie plastiche .

Quali tipi di polimeri esistono?

Tutti i polimeri possono essere suddivisi secondo diversi criteri, ad esempio in base alla loro origine, struttura, forma e disposizione delle loro molecole. In base alla loro origine i polimeri possono essere:

• sintetici , cioè prodotti interamente per sintesi chimica da monomeri;
• naturali , cioè sono prodotti da organismi viventi; questi includono, ad esempio, cellulosa , proteine ​​o acidi nucleici;
• naturali ma modificati da reazioni chimiche, ad esempio l’acetato di cellulosa o l’amido modificato sono polimeri modificati .

Si possono distinguere diversi tipi di polimeri anche in base alla loro struttura a catena. Esistono, tra gli altri, polimeri lineari, ramificati, a scala o reticolati. Inoltre, le molecole polimeriche possono avere forme insolite, simili alle maglie di una catena o ad un albero. Un’altra classificazione si basa sul numero di diversi Mer in una catena. Se la catena è formata da un unico tipo di mer si tratta di un omopolimero . Se ce ne sono due o più, tali composti sono chiamati copolimeri . La maggior parte dei polimeri sono composti organici. Esiste però un gruppo abbastanza ampio di polimeri inorganici , cioè di polimeri che non contengono composti di carbonio. Questi includono polisolfuri, polisilossani o polifosfazeni. In base ad altre caratteristiche della struttura si possono distinguere i seguenti tipi di polimeri:

• poliolefine , costituite solo da carbonio e idrogeno e contenenti lunghe catene di carbonio; questo gruppo comprende, tra gli altri, polietilene, polistirolo, polipropilene;
• polimeri vinilici , anch’essi contenenti lunghe catene di carbonio ma si formano rompendo i legami tra atomi di carbonio; un esempio di questo gruppo è il cloruro di polivinile;
• polieteri : polimeri contenenti legami eterei;
• poliammidi : polimeri con legami ammidici (−NH−C(O)−);
• poliuretani : polimeri contenenti legami uretanici (−NH−C(O)−O−);
• poliesteri : polimeri con legami estere (−C(O)−O−);
• policarbonati : polimeri con legami carbonatici (−O−C(O)−O−).

Una caratteristica importante che influenza le applicazioni dei polimeri è la loro disposizione molecolare. Alcune sostanze possono essere amorfe, senza alcuna struttura o ordine. Di solito sono trasparenti e quindi possono essere utilizzati, ad esempio, nella produzione di imballaggi o lenti a contatto. In altri tipi di polimeri, gli atomi sono disposti secondo schemi che formano strutture cristalline. Tali materiali sono opachi. La cristallinità di alcuni polimeri può essere controllata in una certa misura, il che ne altera le proprietà, ad esempio aumentandone la forza, la rigidità e la resistenza chimica.

Polimeri – esempi di applicazioni della plastica nell’industria e nell’edilizia

I polimeri più comuni (poliestere, poliammide o polietilene) sono già stati menzionati sopra. Ora è il momento di organizzare le informazioni e mostrare a cosa servono i diversi tipi di polimeri. Oggi non esiste praticamente alcun campo in cui i polimeri non vengano utilizzati. Sono utilizzati in medicina, elettronica, cosmetici e probabilmente sono anche a casa tua. Tuttavia, i settori in cui vengono utilizzati più frequentemente sono l’industria e l’edilizia. Ecco alcuni esempi selezionati di applicazioni dei polimeri in questi settori:

• fenoplastici – materie plastiche a base di resine formate dalla polimerizzazione di fenolo e formaldeide, utilizzate nella produzione di manici di utensili, guarnizioni di freni e frizioni, come additivo per vernici, adesivi, leganti;
• resine epossidiche – plastiche termoindurenti utilizzate, ad esempio, nella produzione di laminati, adesivi metallici, vernici anticorrosive e isolanti;
• polietilene – un componente di vari materiali di imballaggio: pellicole, cartoni del latte, sacchetti usa e getta;
• polipropilene – un componente popolare di cablaggi, apparecchiature mediche, tessuti tecnici, pavimentazioni, tubi, giocattoli;
• cloruro di polivinile – utilizzato, tra gli altri, nella produzione di pannelli per pavimenti, tubi e tubi flessibili e come ingrediente di adesivi e vernici;
• poliammide – utilizzata nella produzione di fibre di nylon, nonché ingranaggi, tubi a pressione e altre parti di macchine, pellicole per imballaggio, pavimentazioni;
• policarbonato – grazie alla sua elevata resistenza, è adatto per la produzione di vetri trasparenti: in edifici strettamente sorvegliati, aerei, caschi spaziali o auto di Formula 1;
• poliuretano – utilizzato per creare schiume utilizzate nell’industria del mobile, automobilistica e tessile, nonché nel settore edile per la sigillatura.

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