Utente:Enrico Chiappini/Sandbox: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
m fix wikilink |
|||
| (33 versioni intermedie di 2 utenti non mostrate) | |||
Riga 1:
POLIMERO
{{nota disambigua2|Se stai cercando i materiali artificiali formulati a partire da polimeri, vedi '''[[
[[File:Single Polymer Chains AFM.jpg|thumb|Singole catene polimeriche visualizzate al [[microscopio a forza atomica]].]]
Un '''polimero''' (dal [[lingua greca antica|greco]] ''Polymerḗs,'' comp. di ''polýs-'' e ''-méros'', letteralmente ''"che ha molte parti"''<ref>{{Treccani|polimero|Polimero|accesso=13 maggio 2019|v=
Secondo la definizione internazionale [[Unione internazionale di chimica pura e applicata|IUPAC]], l'unità strutturale viene denominata "unità ripetentesi costituzionale" (CRU, ''Constitutional Repeating Unit''<ref>{{Cita web|url=http://goldbook.iupac.org/html/C/C01286.html|titolo=IUPAC Gold Book - constitutional repeating unit (CRU) in polymers|autore=International Union of Pure and Applied Chemistry|sito=goldbook.iupac.org|lingua=en|accesso=2019-05-13}}</ref>).<ref>{{Cita libro|titolo=Enciclopedia della chimica Garzanti
Per definire un polimero bisogna conoscere:
Riga 13:
* gli eventuali difetti nella sequenza strutturale che possono alterare le caratteristiche meccaniche del polimero.
Benché a rigore anche le macromolecole tipiche dei sistemi viventi ([[proteine]], [[acidi nucleici]], [[glucidi|polisaccaridi]]) siano polimeri, nel campo dell'[[industria chimica]] col termine "polimeri" s'intendono comunemente le macromolecole di origine [[sintesi organica|sintetica]]: [[materie plastiche]], [[
I polimeri inorganici più importanti sono a base di [[silicio]] ([[silice colloidale]], [[siliconi]], [[silani|polisilani]]).<ref>
== Storia ==
{{vedi anche|Materie plastiche}}
Il termine "polimero" deriva dal greco πολύς (''polys'', che significa "molto") e μέρος (''meros'', che significa "parte") e fu coniato da [[Jöns Jacob Berzelius]], con un'accezione differente da quella attuale utilizzata
La storia dei polimeri ha quindi inizio molto prima dell'avvento delle materie plastiche, sebbene la commercializzazione delle materie plastiche abbia aumentato notevolmente l'interesse della comunità scientifica verso la scienza e la tecnologia dei polimeri.
I primi studi sui polimeri sintetici si devono a [[Henri Braconnot]] nel [[1811]], il quale ottenne dei composti derivati dalla cellulosa.
Nel [[1909]] il chimico belga [[Leo Baekeland|Leo Hendrik Baekeland]] realizza la prima materia plastica interamente sintetica, appartenente al gruppo delle resine fenoliche, chiamandola bachelite, la prima plastica termoindurente.
Nel [[1912]] lo svizzero [[Jacques Edwin Brandenberger|Jacques Brandenberger]] produce il [[Cellophane|cellofan]], derivato dalla [[cellulosa]] e nello stesso periodo sono introdotti i polimeri sintetici come il [[rayon]], anch'esso un derivato della cellulosa.
Fu il chimico tedesco [[Hermann Staudinger]] nel [[1920]] a proporre l'attuale concetto di polimeri come strutture [[Macromolecola|macromolecolari]] unite da legami covalenti.<ref>{{Cita pubblicazione|autore=|nome=H.|cognome=Staudinger|data=1920|titolo=Über Polymerisation|rivista=Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series)|volume=53|numero=6|pp=1073–1085|lingua=en|doi=10.1002/cber.19200530627|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cber.19200530627}}</ref> Sempre negli [[anni 1920|anni venti]] [[Wallace Carothers]] si dedicò allo studio delle reazioni di [[polimerizzazione]].
Nel [[1950]] la [[DuPont|Du Pont]] brevetta il [[Politetrafluoroetilene|teflon]] (PTFE), frutto di ricerche sui composti di [[fluoro]] e, in particolare, dei [[fluorocarburi]].<ref>{{Cita web|url=https://library.weschool.com/lezione/la-chimica-dei-polimeri-allorigine-delle-materie-plastiche-21251.html|titolo=La chimica dei polimeri: all’origine delle materie plastiche|sito=WeSchool|lingua=it|accesso=2019-05-15}}</ref>
Nel
Nel [[1974]] il premio Nobel per la chimica fu consegnato a [[Paul Flory]], che concentrò i propri studi sulla [[cinetica chimica|cinetica]] delle [[Polimerizzazione a stadi|polimerizzazioni a stadi]] e [[Polimerizzazione a catena|polimerizzazioni a catena]], sul trasferimento di catena, sugli effetti di volume escluso e sulla [[Teoria della soluzione di Flory-Huggins|teoria di Flory–Huggins delle soluzioni]].<ref>{{Cita web|url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1974/summary/|titolo=The Nobel Prize in Chemistry 1974|sito=NobelPrize.org|lingua=en-US|accesso=2019-05-13}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Flory, Paul J.|titolo=Principles of polymer chemistry|data=1953|editore=Cornell University Press|lingua=Inglese|OCLC=542497|ISBN=0801401348}}</ref>
== Classificazione dei polimeri ==
I polimeri possono essere classificati in vari modi:
* I polimeri prodotti da monomeri tutti uguali sono detti '''omopolimeri''',<!-- no wikilink perché [[omopolimero]] è un redirect a questa sezione--><ref>{{
* A seconda della loro struttura, possono essere classificati in polimeri lineari, ramificati o reticolati.<ref>{{Cita|Callister|pp. 455-457}}</ref>
* In relazione alle loro proprietà dal punto di vista della deformazione, si differenziano in [[Polimeri termoplastici|termoplastici]], [[Polimeri termoindurenti|termoindurenti]] e [[Elastomero|elastomeri]].
* Esistono polimeri naturali ''[[composto organico|organici]]'' (ad esempio [[cellulosa]] e [[caucciù]]), polimeri artificiali, ossia ottenuti dalla modificazione di polimeri naturali (come l'[[Diacetato di cellulosa|acetato di cellulosa]]) e polimeri sintetici, ossia polimerizzati artificialmente (ad esempio [[
* A seconda del tipo di processo di [[polimerizzazione]] da cui sono prodotti si distinguono in "polimeri di [[Reazione di addizione|addizione]]" e "polimeri di [[Reazione di condensazione|condensazione]]".
* In relazione all'omogeneità del peso molecolare si possono distinguere i polimeri ''omogenei'' da quelli ''eterogenei'' o ''[[
===Classificazione dal diagramma sforzo-deformazione===
Riga 50 ⟶ 55:
Ogni [[materiale]], in seguito ad uno [[Azione esterna|sforzo]] risponde con una deformazione, a cui è associata un maggiore o minore allungamento percentuale. Nel caso dei polimeri si distingue tra:
*
* [[Polimeri termoindurenti]]
* [[Polimeri termoplastici]]
*
In linea di massima, i polimeri con maggiore [[Grado di cristallinità|cristallinità]] (fibre) sono più [[Fragilità|fragili]], mentre i polimeri amorfi (elastomeri) sono più [[Duttilità|duttili]] e più [[Plasticità (fisica)|plastici]].
A partire dal [[diagramma sforzo-deformazione]] è possibile ricavare i seguenti parametri:
Riga 65 ⟶ 70:
===Classificazione dei polimeri per struttura===
La struttura dei polimeri viene definita a vari livelli, tutti tra loro interdipendenti e decisivi nel concorrere a formare le proprietà reologiche del polimero, dalle quali dipendono le applicazioni e gli usi industriali. L'architettura delle catene è un fattore che influenza, ad esempio, il comportamento del polimero al variare della temperatura e la sua densità. Si può distinguere infatti tra catene lineari (alta densità), ramificate (bassa densità) e reticolate.<ref>{{Cita libro|cognome=Callister, William D., 1940-|titolo=Scienza e ingegneria dei materiali|edizione=3. ed|data=2012|editore=EdiSES|lingua=Inglese|capitolo=14.7|OCLC=875276100|ISBN=9788879597241}}</ref>
I polimeri lineari sono quelli nei quali le unità ripetitive di una singola catena sono unite da un estremo all'altro. Tra queste catene si possono instaurare numerosi legami di Van del Waals e a idrogeno. I polimeri ramificati hanno catene da cui si dipartono ramificazioni laterali, che riducono le capacità di compattazione delle catene. Materiali come il polietilene possono essere lineari o ramificati.<ref>{{Cita|Callister1}}</ref>
====Classificazione in base alla struttura chimica====
Esclusi i [[gruppo funzionale|gruppi funzionali]] direttamente coinvolti nella reazione di polimerizzazione, gli eventuali altri gruppi funzionali presenti nel monomero conservano la loro reattività chimica anche nel polimero. Nel caso dei polimeri biologici (le [[
====Classificazione in base alla struttura stereochimica====
L'assenza o la presenza di una regolarità nella posizione dei gruppi laterali di un polimero rispetto alla catena principale ha un notevole effetto sulle proprietà reologiche del polimero e di conseguenza sulle sue possibili applicazioni industriali. Un polimero i cui gruppi laterali sono distribuiti senza un ordine preciso ha meno probabilità di formare regioni cristalline rispetto ad uno stereochimicamente ordinato.
:Un polimero i cui gruppi laterali sono tutti sul medesimo lato della catena principale viene detto ''[[tatticità|isotattico]]'', uno i cui gruppi sono alternati regolarmente sui due lati della catena principale viene detto ''sindiotattico'' ed uno i cui gruppi laterali sono posizionati a caso ''atattico''.
La scoperta di un [[catalizzatore]] capace di guidare la polimerizzazione del [[
I polimeri isotattici, infatti, differiscono notevolmente da quelli anisotattici allo stato solido sia nel comportamento alla luce polarizzata che in altre proprietà come la temperatura di fusione, la solubilità e la densità.<ref>{{Cita libro|autore=Giulio Natta|curatore=Italo Pasquon|titolo=I polimeri stereoregolari|collana=I Fondamenti della Scienza|anno=1995|editore=Edizioni Teknos|cid=Natta}}</ref>
Due nuove classi di polimeri sono i [[polimeri comb]] e i [[Dendrimero|dendrimeri]].
[[File:Sindiotactico.JPG|thumb|upright=2.3|center|Modello di un polimero sindiotattico]]
I polimeri (al contrario delle molecole aventi peso molecolare non elevato o delle proteine) non hanno peso molecolare definito, ma variabile in rapporto alla lunghezza della catena polimerica che li costituisce. Lotti di polimeri sono caratterizzati da un parametro tipico di queste sostanze macromolecolari ovvero dall'[[indice di
Si fa inoltre uso del [[grado di polimerizzazione]], che indica il numero di unità ripetitive costituenti il polimero,<ref>{{Cita|Gedde|p. 11}}</ref> e che può essere:
Riga 95 ⟶ 105:
Nel caso in cui il grado di polimerizzazione sia molto basso si parla più propriamente di [[oligomero]] (dal greco ''"oligos-"'', "pochi").
[[File:Polymerketten - amorph und kristallinEN.svg|thumb|upright=1.4|Conformazione di un polimero amorfo (a sinistra) e
I '''polimeri amorfi''' sono generalmente resine o gomme. Essi sono fragili al di sotto di una data temperatura (la "[[temperatura di transizione vetrosa]]") e fluidi viscosi al di sopra di un'altra (il "punto di scorrimento"). La loro struttura può essere paragonata ad un groviglio disordinato di spaghetti, poiché le catene sono posizionate in modo casuale e non vi è ordine a lungo raggio.
I '''polimeri
Una situazione intermedia tra i polimeri amorfi e i polimeri
Per un polimero amorfo il volume specifico cresce linearmente fino alla temperatura di transizione vetrosa, in corrispondenza della quale il comportamento cambia da vetroso a gommoso per il fatto che la mobilità delle catene polimeriche aumenta con l'aumentare della temperatura. La transizione è quindi di tipo cinetico e non termodinamico.
I polimeri
Le condizioni che rendono possibile la cristallizzazione di un polimero sono: la regolarità costituzionale, la regolarità configurazionale e la velocità di raffreddamento. La prima è verificata se i monomeri si susseguono in modo regolare lungo la catena, come per tutti gli omopolimeri. La seconda deriva dalla struttura stereochimica ed è verificata solo per i polimeri isotattici e sindiotattici. Infine se il raffreddamento dallo stato liquido procede troppo in fretta le catene non potranno organizzarsi in cristalli e il polimero risulterà amorfo.<br />
[[File:Structures of macromolecules.png|thumb|upright=1.4|left|Un polimero lineare (a sinistra) e uno reticolato (a destra) messo a confronto. I cerchietti neri indicano i punti di reticolazione.]]
Un polimero viene detto "reticolato" se esistono almeno due cammini diversi per collegare due punti qualsiasi della sua molecola; in caso contrario viene detto "ramificato" o "lineare", a seconda che sulla catena principale siano innestate o meno catene laterali.
Un polimero reticolato si può ottenere direttamente in fase di reazione, miscelando al monomero principale anche una quantità di un altro monomero simile, ma con più siti reattivi (ad esempio, il co-polimero tra [[stirene]] e
Le catene reticolate sono unite tra loro da legami covalenti aventi un'energia di legame pari a quella degli atomi sulle catene e non sono perciò indipendenti le une dalle altre. Per questo motivo un polimero reticolato è generalmente una plastica rigida, che per riscaldamento decompone o brucia, anziché rammollirsi e fondere come un polimero lineare o ramificato.<ref name=":6" />
=== Conformazione dei polimeri ===
====Copolimeri====▼
Le molecole polimeriche non sono esattamente lineari ma presentano un andamento a zig-zag, dovuto all'orientazione dei legami che sono in grado di ruotare e piegarsi nello spazio. La [[conformazione]] di un polimero indica quindi il profilo o la forma di una molecola, che può essere modificato dalla rotazione degli atomi intorno ai [[Legame covalente|legami covalenti]] semplici. Il legame tra atomi di [[carbonio]], ad esempio, ha un angolo di 109,5° dovuto alla struttura geometrica [[Tetraedro|tetraedrica]]. Pertanto una singola catena molecolare può avere numerosi avvolgimenti, piegamenti e cappi. Più catene possono quindi intrecciarsi tra loro e aggrovigliarsi come la lenza di una canna da pesca. Questi "gomitoli" sono ala base di importanti caratteristiche dei polimeri, come l'estensibilità e l'elasticità. Altre proprietà dipendono dalla capacità dei segmenti delle catene di ruotare quando sottoposti a degli sforzi. Macromolecole come il [[polistirene]], dotato di un gruppo laterale [[Fenile|fenilico]] e quindi più voluminoso, sono infatti più resistenti ai movimenti rotazionali.<ref>{{Cita libro|cognome=Callister, William D., 1940-|titolo=Scienza e ingegneria dei materiali|edizione=3. ed|data=2012|editore=EdiSES|pp=550,551|OCLC=875276100|ISBN=9788879597241}}</ref>
{{vedi anche|copolimero}}▼
Quando il polimero è costituita da due unità ripetitive di natura diversa, si dice che esso è un [[copolimero]].
Nell'ipotesi di avere due monomeri, vi sono 4 modi di concatenamento delle unità ripetitive A e B che derivano da tali monomeri:<ref>{{Cita|Brisi|pp. 433-434}}</ref>
* random: le unità ripetitive A e B si avvicendano in maniera casuale;
* alternato: se le unità ripetitive si susseguono in coppia, prima A, poi B, poi di nuovo A e così via;
Riga 137 ⟶ 151:
3) copolimero random<br />
4) copolimero a blocchi<br />
5) copolimero a innesto.]]
== Configurazione dei polimeri ==
{{Vedi anche|Tatticità}}
Le proprietà di un polimero possono dipendere significativamente dalla regolarità e dalla simmetria della configurazione del gruppo laterale. Ad esempio unità ripetitive con il gruppo laterale R possono succedersi in modo alternato lungo la catena (in questo caso la configurazione si chiamerà testa-coda) o in atomi della catena adiacenti (configurazione testa-testa). La configurazione testa-coda è predominante in quanto quella testa-testa generalmente provoca una repulsione polare tra i due gruppi R.
Nei polimeri è presente anche il fenomeno dell'[[isomeria]]: [[Stereoisomero|stereoisomeria]] e [[isomeria geometrica]].
Si ha stereoisomeria quando gli atomi sono nella configurazione testa-coda ma differiscono per la disposizione spaziale. Si possono individuare perciò tre configurazioni diverse: [[Isotattico|isotattica]], [[Sindiotattico|sindiotattica]] e [[Atattico|atattica]]. Per passare da una configurazione ad un altra non basta ruotare i legami ma è necessario romperli.
Per unità ripetitive che presentano il doppio legame sono possibili altre configurazioni dette isomeri geometrici: [[Isomeria cis-trans|cis e trans]]. Si avrà una configurazione cis se due gruppi laterali simili si trovano dalla stessa parte del doppio legame, e trans se si trovano dal lato opposto. Anche in questo caso non è possibile operare una conversione di configurazione semplicemente tramite rotazione del legame della catena data la natura estremamente rigida del doppio legame.<ref>{{Cita libro|cognome=Callister, William D., 1940-|titolo=Scienza e ingegneria dei materiali|edizione=3. ed|data=2012|editore=EdiSES|pp=553-555|OCLC=875276100|ISBN=9788879597241}}</ref>
== Polimeri organici e inorganici ==
Riga 149 ⟶ 173:
Il problema di questi materiali è il loro non essere flessibili o resistenti all'urto e perciò non rispondono alle molteplici esigenze della moderna tecnologia.
== Proprietà dei polimeri ==
Le proprietà dei polimeri sono suddivise in varie classi in base alla scala e al fenomeno fisico a cui fanno riferimento.<ref>{{Cita pubblicazione|autore=|nome=S. A.|cognome=Baeurle|data=2009-08-01|titolo=Multiscale modeling of polymer materials using field-theoretic methodologies: a survey about recent developments|rivista=Journal of Mathematical Chemistry|volume=46|numero=2|pp=363–426|lingua=en|doi=10.1007/s10910-008-9467-3|url=https://doi.org/10.1007/s10910-008-9467-3}}</ref> In particolare, queste proprietà dipendono principalmente dagli specifici monomeri costituenti e dalla microstruttura del polimero stesso. Queste caratteristiche strutturali di base sono fondamentali per la determinazione delle proprietà fisiche di un polimero e quindi del suo comportamento macroscopico.
La microstruttura di un polimero fa riferimento alla disposizione nello spazio dei monomeri costituenti lungo la catena polimerica.<ref>{{Cita libro|nome=L.H.|cognome=Sperling|titolo=Introduction to Physical Polymer Science: Sperling/Introduction to Physical Polymer Science, Fourth Edition|url=http://doi.wiley.com/10.1002/0471757128|data=2005-11-04|editore=John Wiley & Sons, Inc.|lingua=INglese|ISBN=9780471757122|DOI=10.1002/0471757128}}</ref> La microstruttura influenza fortemente le proprietà del polimero - come ad esempio [[resistenza meccanica]], [[tenacità]], [[durezza]], [[duttilità]], [[Corrosione|resistenza alla corrosione]], comportamento a diverse temperature, [[Fatica (scienza dei materiali)|resistenza a fatica]],...
Ad esempio, l'architettura e la forma di un polimero, ossia la complessità e la ramificazione del polimero rispetto ad una semplice catena lineare, possono influenzare la [[viscosità]] in soluzione, la viscosità di fusione<ref>{{Cita libro|cognome=Brydson, J. A.|titolo=Plastics materials|edizione=7th ed|data=1999|editore=Butterworth-Heinemann|lingua=Inglese|pp=158-183|OCLC=49708483|ISBN=1591242878}}</ref>, la [[solubilità]] in diversi solventi e la [[temperatura di transizione vetrosa]]. Anche la lunghezza delle catene polimeriche (o in modo equivalente, il peso molecolare) ha un effetto sulle proprietà meccaniche del materiale<ref>{{Cita libro|cognome=Rubinstein, Michael, 1956 December 20-|titolo=Polymer physics|data=2003|editore=Oxford University Press|lingua=Inglese|OCLC=808100961|ISBN=9781613449431}}</ref>: infatti maggiore la lunghezza delle catene, maggiore la viscosità, la resistenza meccanica, la durezza e la temperatura di transizione vetrosa.<ref name=":5">{{Cita pubblicazione|autore=|nome=K.|cognome=O'Driscoll|data=1991-7|titolo=Chain-length dependence of the glass transition temperature|rivista=Macromolecules|volume=24|numero=15|pp=4479–4480|lingua=en|doi=10.1021/ma00015a038|url=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma00015a038|nome2=R. Amin|cognome2=Sanayei}}</ref> Questa influenza è dovuta all'aumento di interazioni tra le catene polimeriche, quali [[Forza di van der Waals|forze di Van der Waals]] e [[Nodo fisico|nodi fisici]].<ref>{{Cita libro|cognome=Pokrovskiĭ, V. N. (Vladimir Nikolaevich)|titolo=The mesoscopic theory of polymer dynamics|edizione=2nd ed|data=2010|editore=Springer|lingua=Inglese|OCLC=567367821|ISBN=9789048122318}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|autore=|nome=S. F.|cognome=Edwards|data=1967-9|titolo=The statistical mechanics of polymerized material|rivista=Proceedings of the Physical Society|volume=92|numero=1|pp=9–16|lingua=en|doi=10.1088/0370-1328/92/1/303|url=https://doi.org/10.1088%2F0370-1328%2F92%2F1%2F303}}</ref>
=== Proprietà meccaniche ===
[[File:Stable neck MDPE.jpg|miniatura|387x387px|Deformazione di un campione di polietilene (MDPE) sottoposto a trazione.]]
Le proprietà meccaniche dei polimeri, e di un materiale in generale, sono influenzate da molti fattori come il processo di ottenimento del polimero, la temperatura di utilizzo, la quantità di carico e la velocità con cui varia, il tempo di applicazione.
==== Proprietà tensili ====
Le proprietà tensili di un materiale quantificano quanto sforzo e deformazione il materiale riesce a essere sottoposto prima di arrivare a rottura, quando sottoposto a [[Prova di trazione|prove di trazione]] e/o [[Compressione (meccanica)|compressione]].<ref>{{Cita libro|cognome=Ashby, M. F.,|titolo=Engineering materials. 1 : an introduction to properties, applications and design|edizione=Fifth edition|lingua=Inglese|pp=191-195|OCLC=1079058966|ISBN=9780081020524}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Meyers, Marc A.|titolo=Mechanical behavior of materials|edizione=2nd ed|data=2009|editore=Cambridge University Press|lingua=Inglese|OCLC=271768986|ISBN=9780521866750}}</ref>
Queste proprietà sono particolarmente importanti per applicazioni ed usi che fanno affidamento sulla resistenza, tenacità, duttilità dei polimeri. In generale, la resistenza meccanica di un polimero aumenta con l'aumentare della lunghezza della catena polimerica e delle interazioni tra catene. Per lo studio delle proprietà di uno specifico polimero si può fare affidamento a [[Scorrimento viscoso|prove di ''creep'']] e di [[Rilassamento degli sforzi|rilassamento]].<ref>{{Cita libro|cognome=McCrum, N. G.|cognome2=Bucknall, C. B.|titolo=Principles of polymer engineering|edizione=2nd ed|data=1997|editore=Oxford University Press|lingua=Inglese|OCLC=36681710|ISBN=0198565275}}</ref>
Un modo per quantificare le proprietà di un materiale è il [[Modulo di elasticità|modulo elastico]] (o di Young). Questo è definito, per piccole deformazioni, come il rapporto tra sforzo e deformazione.<ref>{{Cita web|url=http://goldbook.iupac.org/html/M/M03966.html|titolo=IUPAC Gold Book - modulus of elasticity, E|autore=International Union of Pure and Applied Chemistry|sito=goldbook.iupac.org|lingua=en|accesso=2019-05-17}}</ref> Il modulo di elasticità è fortemente caratterizzato dalla temperatura di applicazione, oltre che alla struttura molecolare del polimero stesso. Infatti, polimeri cristallini e amorfi si comporteranno diversamente.
Tuttavia il modulo di elasticità non è sufficiente a descrivere le proprietà meccaniche dei polimeri. Infatti, esso descrive solo il comportamento elastico di un materiale, ma i polimeri annoverano materiali [[Viscoelasticità|viscoelastici]] ed [[Elastomero|elastomeri]]. Questi dimostrano una complessa risposta dipendente dal tempo a stimoli elastici, presentando [[isteresi]] nella curva sforzo-deformazione quando il carico viene rimosso.<ref>{{Cita libro|cognome=Tanzi, Maria Cristina.|titolo=Fondamenti di bioingegneria chimica: non solo biomateriali|edizione=2. ed|data=2010|editore=Pitagora|OCLC=955797918|ISBN=8837118139}}</ref>
==== Proprietà di trasporto ====
Le proprietà di trasporto, quali la diffusione, descrivono la velocità con la quale le molecole si muovono attraverso la matrice polimerica. Sono particolarmente importanti per applicazione dei polimeri come film e membrane.
Il movimento delle singole macromolecole avviene tramite un processo chiamato "reptazione"<ref>{{Cita pubblicazione|autore=|nome=P. G.|cognome=de Gennes|data=1971-07-15|titolo=Reptation of a Polymer Chain in the Presence of Fixed Obstacles|rivista=The Journal of Chemical Physics|volume=55|numero=2|pp=572–579|lingua=Inglese|doi=10.1063/1.1675789|url=https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1675789}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Fried, Joel R.|titolo=Polymer science and technology|edizione=2nd ed|data=2003|editore=Prentice Hall Professional Technical Reference|lingua=Inglese|OCLC=51769096|ISBN=0130181684}}</ref>.
==== Transizioni termiche ====
[[File:Thermal transitions in amorphous and semicrystalline polymers.tif|miniatura|279x279px|Transizioni termiche in polimeri '''(A)''' amorfi e '''(B)''' semi-cristallini, rappresentati come tracce residue da calorimetria differenziale a scansione. All'aumentare della temperatura, sia i polimeri amorfi che semi-cristallini attraversano la fase di transizione vetrosa (''T''<sub>g</sub>). I polimeri amorfi '''(A)''' non presentano ulteriori transizioni di fase, al contrario dei semi-cristallini '''(B)''' che sono sottoposti a cristallizzazione e fusione (rispettivamente alle temperature ''T''<sub>c</sub> e ''T''<sub>m</sub>).]]
Come detto precedentemente, a seconda della loro struttura microscopica i polimeri possono essere amorfi o semi-cristallini, ossia costituiti da una parte amorfa e una cristallina (nota bene: non esistono materiali polimerici al 100% cristallini). In base alla temperatura a cui sono sottoposti possono avere determinate proprietà fisiche e meccaniche.
===== Transizione vetrosa =====
La parte amorfa di un materiale polimerico è caratterizzata da una [[temperatura di transizione vetrosa]] (''T''<sub>g</sub>), durante la quale si ha il passaggio da uno stato solido vetroso a uno stato solido gommoso. Questa è una transizione isofasica. Al di sotto di questa temperatura i [[Moto browniano|moti microbrowniani]] tendono a congelarsi e la sostanza assume le caratteristiche meccaniche di un vetro, ossia è rigida, fragile e perde ogni caratteristica di plasticità.<ref>{{Cita libro|cognome=Alewelt, Wolfgang.|titolo=Technische Thermoplaste / 4. Polyamide.|data=1998|editore=Hanser|lingua=Tedesco|OCLC=613632787|ISBN=3446164863}}</ref>
Al di sopra di questa temperatura i movimenti delle catene molecolari si riattivano e portano la macromolecola a divenire flessibile e gommosa (il cosiddetto "[[Punto di rammollimento|rammollimento]]").<ref name=":5" />
In questa fase i polimeri amorfi si presentano gommosi ed elastici, con comportamento viscoelastico.<ref>{{Cita libro|cognome=Nentwig, Joachim.|titolo=Kunststoff-Folien : Herstellung, Eigenschaften, Anwendung|edizione=3. Aufl|data=2006|editore=Hanser|lingua=Tedesco|OCLC=163389255|ISBN=3446403906}}</ref> Al contrario, grazie a forze intermolecolari relativamente forti, i semi-cristallini non si rammoliscono troppo e il loro modulo elastico comincia a subire variazioni solo ad alte temperature vicino a quella di fusione.<ref>{{Cita libro|cognome=Ehrenstein, Gottfried W. (Gottfried Wilhelm), 1937-|titolo=Polymeric materials : structure, properties, applications|data=2001|editore=Hanser|lingua=Inglese|OCLC=44972260|ISBN=1569903107}}</ref> Questo dipende dal [[grado di cristallinità]]: più è alto, più il materiale è duro e termicamente stabile, ma al contempo è anche più fragile.
La componente amorfa nei semi-cristallini invece garantisce elasticità e resistenza agli urti, dando al materiale una certa duttilità e capacità di deformazione plastica.<ref>{{Cita libro|cognome=Carraher, Charles E., Jr., 1941-|titolo=Seymour/Carraher's polymer chemistry.|edizione=6th ed., rev. and expanded|data=2003|editore=M. Dekker|lingua=Inglese|pp=43-45|OCLC=54677603|ISBN=0824708067}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Menges, Georg.|titolo=Plastics Materials Science|edizione=5. völlig überarb. Aufl|data=2002|editore=Hanser|lingua=Inglese|OCLC=76257107|ISBN=3446212574}}</ref> Questo permette al materiale sotto sforzo di subire inizialmente una deformazione elastica (ossia l'allungamento delle catene molecolari della fase amorfa) e, solo in seguito, una deformazione plastica della fase cristallina.<ref>{{Cita libro|nome=Thomas H.|cognome=Courtney|titolo=Mechanical Behavior of Materials: Second Edition|url=https://books.google.it/books/about/Mechanical_Behavior_of_Materials.html?id=QcYSAAAAQBAJ&redir_esc=y|data=2005-12-16|editore=Waveland Press|lingua=en|ISBN=9781478608387}}</ref>
===== Cristallizzazione =====
I polimeri amorfi non presentano ulteriori transizioni di fase all'aumentare della temperatura, al contrario dei semi-cristallini che invece subiscono [[cristallizzazione]] e [[Fusione (fisica)|fusione]] (rispettivamente alle temperature ''T''<sub>c</sub> e ''T''<sub>m</sub>).
Infatti, tra la temperatura di transizione vetrosa ''T''<sub>g</sub> e quella di fusione ''T''<sub>m</sub>, il materiale passa da uno stato solido gommoso/amorfo a uno stato liquido viscoso, nel quale le catene polimeriche sono più o meno libere di muoversi e tendono a riallinearsi secondo il [[gradiente di temperatura]]. Quindi, se la temperatura a cui il polimero semi-cristallino è sottoposto diminuisce, la struttura di quest'ultimo rimane così riordinata, aumentandone il grado di cristallinità (ciò comporta il rafforzamento delle proprietà cristalline di cui sopra).<ref>{{Cita pubblicazione|autore=|nome=Stefano V.|cognome=Meille|data=2011|titolo=Definitions of terms relating to crystalline polymers (IUPAC Recommendations 2011)|rivista=Pure and Applied Chemistry|volume=83|numero=10|pp=1831–1871|lingua=Inglese|doi=10.1351/PAC-REC-10-11-13|url=https://www.degruyter.com/view/j/pac.2011.83.issue-10/pac-rec-10-11-13/pac-rec-10-11-13.xml|nome2=Giuseppe|cognome2=Allegra|nome3=Phillip H.|cognome3=Geil}}</ref>
Se la temperatura supera invece la temperatura di fusione ''T''<sub>m</sub> tipica dello specifico polimero, allora anche le regioni cristalline passano da uno stato solido ordinato cristallino a uno stato fuso (liquido viscoso), per cui il materiale perde ogni proprietà meccanica.
La [[calorimetria differenziale a scansione]] (DSC) è un test che misura il calore assorbito o liberato durante il riscaldamento o il raffreddamento di un provino di materiale e riesce quindi a estrarre informazioni riguardanti il punto di fusione (''T''<sub>m</sub>), la temperatura di transizione vetrosa (''T''<sub>g</sub>) e la temperatura di cristallizzazione (''T''<sub>c</sub>).<ref>{{Cita web|url=http://goldbook.iupac.org/html/D/D01708.html|titolo=IUPAC Gold Book - differential scanning calorimetry (DSC)|autore=International Union of Pure and Applied Chemistry|sito=goldbook.iupac.org|lingua=en|accesso=2019-05-15}}</ref><ref>{{Cita libro|cognome=Wunderlich, Bernhard, 1931-|titolo=Crystal melting|data=1980|editore=Academic Press|lingua=Inglese|OCLC=761232942|ISBN=9780080926643}}</ref>
== Elenco di polimeri ==
In base alle normative [[Deutsches Institut für Normung|DIN]] 7728 e 16780 (nonché la [[Organizzazione internazionale per la normazione|ISO]] 1043/1<ref>
{{
* CA – [[Acetato di cellulosa]]
* CAB – [[Acetobutirrato di cellulosa]]
Riga 173 ⟶ 244:
* PEI – [[Polieterimmide]]
{{
* PEK – [[Polieterchetone]]
* PEEK – [[Polietereterchetone]]
Riga 190 ⟶ 261:
* PPS – [[Polifenilensolfuro]]
{{
* PS – [[Polistirene]]
* PSU – [[Polisolfone]]
Riga 207 ⟶ 278:
* UP – [[Poliestere insaturo]]
* PDMS – [[Polidimetilsilossano]]
{{
==Caratterizzazione dei polimeri==
La caratterizzazione dei polimeri avviene tramite l'utilizzo di numerose tecniche standardizzate dall'[[
* analisi dei [[gruppo funzionale|gruppi]] terminali: [[peso molecolare]] medio numerico<ref name=":3">{{Cita web|url=https://pslc.ws/italian/weight.htm|titolo=Molecular Weight|sito=pslc.ws|accesso=13 maggio 2019}}</ref>;
* ebulliometria, crioscopia e osmometria: peso molecolare medio numerico;
* ''[[Diffusione ottica|light scattering]]'': peso molecolare medio ponderale<ref name=":3" />;
*
* [[cromatografia di esclusione molecolare]]: distribuzione della [[massa molare]];
* [[calorimetria differenziale a scansione]] (DSC) e [[analisi termica differenziale]] (DTA): [[Calore latente|calore
* [[termogravimetria]] (TG): [[velocità di reazione]], [[
* [[analisi termomeccanica]] (TMA): [[Coefficiente di dilatazione termica|coefficiente di espansione termica]], [[Modulo di elasticità|modulo elastico]], [[Punto di rammollimento|temperatura di rammolimento]];
*
* test di [[solubilità]];
* test di [[
* [[microscopio ottico]]: [[indice di rifrazione]];
*
* [[Limiting oxygen index|test di indice di ossigeno]];
*[[test di resistenza chimica]]<ref name=":4">{{Cita libro|cognome=Campo, E. Alfredo.|titolo=Selection of polymeric materials : how to select design properties from different standards|data=2008|editore=William Andrew|lingua=Inglese|pp=205-225|OCLC=223974222|ISBN=9781601194947}}</ref>;
*
* resistenza a [[trazione (fisica)|trazione]];
* misura della [[Deformazioni elastiche e plastiche|deformazione permanente]].
==Note==
Riga 235 ⟶ 307:
==Bibliografia==
* {{cita libro | cognome= Brisi | nome= Cesare | titolo= Chimica applicata | editore= Levrotto & Bella | edizione= 3 | città= Torino | anno= 1997 | pp= 431-458 | isbn= 88-8218-016-6 | cid= Brisi}}
* {{cita libro|cognome= Villavecchia |nome= Vittorio |coautori= Gino Eigenmann |curatore= Gino Eigenmann, I. Ubaldini |titolo= Nuovo dizionario di merceologia e chimica applicata (volume 5° Mangimi-Polistirene) |url= http://books.google.it/books?id=rZU5kEeKOEMC&printsec=frontcover&source=gbs_navlinks_s |anno= 1975 |editore= Hoepli |isbn= 88-203-0532-1 |cid= Villavecchia }}
* {{cita libro|cognome= Marchese|nome= Bernardo |titolo= Tecnologia dei materiali e chimica applicata |url= http://books.google.it/books?id=m4MTd-kkk9UC&printsec=frontcover&source=gbs_navlinks_s |edizione= 2 |anno= 1975 |editore= Liguori Editore Srl |pp= 405-445 |isbn= 88-207-0390-4 |cid= Marchese }}
* {{cita libro|cognome= Cangialosi |nome= Filippo |titolo= Proprietà e lavorazione delle materie plastiche |url= http://books.google.it/books?id=CzBAkfXON2oC&dq=polimeri&lr=&source=gbs_navlinks_s |editore= EuroPass |isbn= 88-89354-00-3 |cid= Cangialosi }}
* {{cita libro|cognome= Salvi | nome= Sergio Antonio
* {{cita libro|cognome= Ram |nome= Arie |titolo= Fundamentals of polymer engineering |url= http://books.google.it/books?id=oquPY-e4ypgC&dq=polymer&lr=&source=gbs_navlinks_s |anno= 1997 |editore= Springer |lingua= inglese |isbn= 0-306-45726-1 |cid= Arie }}
* {{cita libro|cognome= Archer |nome= Ronald D. |titolo= Inorganic and Organometallic Polymers |url= http://books.google.it/books?id=9KFwwpv6bGcC&dq=polymer&lr=&source=gbs_navlinks_s |anno= 2001 |editore= Wiley-VCH |lingua= inglese |isbn= 0-471-24187-3 |cid= Archer }}
Riga 247 ⟶ 319:
* {{cita libro|cognome= Gedde |nome= Ulf W. |titolo= Polymer physics |url= http://books.google.it/books?id=Iem3fC7XdnkC&source=gbs_navlinks_s |anno= 1995 |editore= Springer |lingua= inglese |isbn= 0-412-62640-3 |cid= Gedde }}
* {{cita libro | cognome= Callister | nome= William D. | titolo= Material Science and Engineering: An Introduction | editore= John Wiley & Sons Inc |ed= 5 | anno= 1999 |lingua= inglese |isbn= 0-471-35243-8 |cid= Callister |url= http://books.google.it/books?id=hFoEAAAACAAJ&source=gbs_navlinks_s}}
* {{cita libro
* {{cita libro
*{{Cita libro|autore=William D. Callister|titolo=Scienza e Ingegneria dei Materiali|edizione=3|editore=EdiSES|città=Napoli|ISBN=9788879597241|cid=Callister1}}
==Voci correlate==
Riga 255 ⟶ 328:
* [[Grado di polimerizzazione]]
* [[Materie plastiche]]
*
* [[Monomero]]
* [[Nanopolimeri]]
Riga 266 ⟶ 339:
* [[Trimero]]
; Riviste
* ''[[Polymer Bulletin]]''
* ''[[Polymer Journal]]''
Riga 281 ⟶ 354:
* {{cita web|http://omero.humnet.unipi.it/matdid/322/0%20-%20%20polimeri%5B1%5D.pdf|I polimeri - Lanterna}}
* {{cita web|http://www.enco-journal.com/costruzione/fambri.html|I polimeri - Luca Fambri - Theonis Riccò, Università di Trento}}
* {{cita web | 1 = http://chifis1.unipv.it/materials/CMS/poli8.pdf | 2 = Processing dei materiali polimerici | accesso = 6 aprile 2009 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20111114181453/http://chifis1.unipv.it/materials/CMS/poli8.pdf | dataarchivio = 14 novembre 2011 | urlmorto = sì }}
* {{cita web|http://omero.humnet.unipi.it/matdid/322/4%20-%20polimeri%20meccanismi%20e%20propriet%C3%A0.pdf|Polimeri per il consolidamento dei materiali lapidei}}
* {{cita web|http://win.spazioinfo.com/public/POLIMERI%202006-2007.pdf|Polimeri - win.spazioinfo.com}}
| |||