Diapositiva 1

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Istituto Tecnico Industriale Stanislao
Cannizzaro C a t a n i a
I POLIMERI
Prof. Ernesto Trinaistich
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POLIMERI Sono sostanze ad altissimo peso
molecolare. Strutturalmente sono insieme di unità
chiamate monomeri. Si producono industrialmente
per sintesi, ma non mancano in natura polimeri
naturali, quali cellulosa, proteine, o ottenuti
modificando polimeri naturali, in questo caso
sono detti artificiali o semi sintetici. Esempio
di polimero è il polietilene PE ottenuto per
polimerizzazione delletilene. -(CH2-CH2 )n
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(No Transcript)
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ABS Copolimero Acrilonitrile 4- butadiene stirene
EPDM Gomme etilene-propilene-dieni Etilene propilene 1,4-esadiene
EP Resine epossidiche Bisfenolo A epicloridina
ÈVA Copolimero Acetato di vinile etilene
HDPE Polietilene ad alta densità Etilene
LDPE Polietilene a bassa densità Etilene
LLDPE Polietilene a bassa densità, lineare Etilene 1-butene, 1-esene o 1-ottene
MF Resine melamminiche Formaldeide melammina
PAH Nylon 11 Acido 11-amminoundecanoico
PA6 Nylon 6 e - Caprolattame
PA6.6 Nylon 6.6 Acido adipico esametilendiammina
PAA Acido poliacrilico Acido acrilico
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PAN Poliacrilonitrile Acrilonitrile
PARA Poliarammidi Acido tereftalico 1,4-benzenediammina
PC Policarbonato Bisfenolo A fosgene
PE Polietilene Etilene
PEG Polietilenglicol Glicol etilenico
PEEK Polietereeterechetone 4,4'-Difluorobenzofenone idrochinone
PEO Polietilenossido Ossido d'etilene (ossirano)
PET Polietilenetereftalato Glicol etilenico acido tereftali
PF Resine fenoliche Formaldeide fenolo
PIB Poliisobutene Isobutene
PMMA Polimetilmetacrilato Metilmetacrilato
POM Resine poliacetaliche Formaldeide
PP Polipropilene Propilene
PS Polistirene Stirene
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PTFE Politetrafluoroetilene Tetrafluoroetilene
PUR Poliuretani 2,4-Toluendiisocianato dioli
PVA Polivinilacetato Acetato di vinile
PVAL Alcol polivinilico Per idrolisi dell'acetato di polivinile
PVB Polivinilbutirrale Alcol polivinilico aldeide butirrica
PVC Cloruro di polivinile Cloruro di vinile
PVDF Polivinilidenefluoruro Fluoruro di vinilidene (1,1-difluoroetilene)
PVP Polivinilpirrolidone N-vinilpirrolidone
SAN Copolimero Acrilonitrile 4- stirene
SB Gomme stirene-butadiene 1,3-Butadiene stirene
UP Resine poliestere insature Glicol etilenico anidride maleica
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• Struttura dei polimeri
• Omopolimero
• è un polimero ottenuto da un solo monomero
• Copolimero
• se sono coinvolti più monomeri
• I polimeri possono presentare strutture
  casualmente ramificate o a ramificazione a stella
  ( le catene si dipartono da un punto) .

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• Fibre
• Sono i principali materiali che si ottengono
  dai polimeri.
• Le fibre hanno la proprietà di dare filati.
• Elastomeri
• Sono materiali elastici che si allungano se
  sollecitati. Possiedono un elevato grado di
  polimerizzazione. La gomma naturale è il
• cis-poliisoprene. Molti derivano da monomeri
  dienici 1.3butadiene, etc.

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• La vulcanizzazione impartisce una certa
  reticolazione alle catene assicurando, in questo
  modo, un recupero della forma originaria dopo la
  sollecitazione con forti carichi.
• Materie plastiche o anche resine sintetiche,
  si dividono in
• a) termoplastiche, se a seguito di
  riscaldamento, anche per un numero elevato di
  volte, riprendono le caratteristiche iniziali
• b) termoindurenti, se, a differenza delle
  prime, induriscono perdendo le proprietà
  iniziali.

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• CONFIGURAZIONE E CONFORMAZIONE
• La configurazione rappresenta la disposizione
  degli atomi determinata dai legami chimici.
• La conformazione rappresenta una delle
  disposizioni spaziali che può assumere la
  molecola per effetto della libera rotazione
  degli atomi attorno ai legami semplici. Le
  diverse configurazioni sono dovute ai diversi
  modi di disporsi dei monomeri. Il polimero si
  chiama isotattico se presenta struttura
  ripetitiva regolare es CH2 CH R vinile può
  unirsi in modo regolare testa-testa, coda coda,
  testa coda o in modo alternato, si ha così il
  sindiotattico, oppure atattico se i monomeri si
  susseguono irregolarmente.

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• . .
• CH2 CH CH2 CH
• l l
  testa - testa
• R R
• Le proprietà sono diverse.
• Il polipropilene atattico è un olio viscoso.
• Es. di polimeri (CH2 CH)n
  
• ( CH2 CH )n
• l
• 
  Polistirene

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• REAZIONI DI POLIMERIZZAZIONE
• Possono avvenire con meccanismo a stadi (un
  esempio è quando si formano esteri
  policondensazione), o con reazione a catena (con
  apertura di doppi legami e formazione delle
  catene Poliaddizione ). Questultima può essere
  radicalica, cationica o anionica.
• Radicalica Liniziatore di catena è un radicale
  formatosi da un perossido (perossido di benzoile)

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• Liniziatore attacca il monomero dando inizio ad
  una reazione a catena
• I CH2 CH I- CH2 CH
  I- CH2 CH - CH2 CH
• l
  l l
  l
• X
  X X X

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• Cationica
• in questo caso liniziatore è un carbocatione
  (avente una carica positiva)
• R R R
  R
• l l l l
• R- C CH C R- C CH2
  - C ecc.
• l l l
  l
• R R R
  R

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• Anionica inizialmente si forma un carboanione
• Da stirene e potassioammide si ha
• CH 2 CH NH2
  CH2 - CH - CH CH2
• l
  l l
• K NH2-
• che più da
  il polimero.

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• TECNICHE DI POLIMERIZZAZIONE
• Problemi che si incontrano nei processi sono
  esotermicità e viscosità.
• Polimerizzazione in massa avviene in assenza di
  solvente e si ha quando il polimero è solubile
  nel suo monomero. E utilizzato nelle
  policondensazioni
• es polimetilmetacrilato o plexiglas,
  polistirene cristallo..
• Polimerizzazione in soluzione viene condotta in
  presenza di un solvente es polivinilacetato in
  metanolo per dare alcolpolivinilico.
• Il problema è la eliminazione del solvente.

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• Polimerizzazione in sospensione o in perle
• In acqua si formano mini perle.
• Si usa per la produzione del
  polivinilcloruro, polistirene e copolimeri, tipo
  ABS ( acrilonitrilebutadienestirene) SAN
  (acrilonitrile stirene).
• Polimerizzazione in emulsione avviene in
  presenza di acqua e si sviluppa in particelle
  piccolissime, le micelle. Si utilizza per la
  produzione di elastomeri come le gomme stirene
  butadiene. ABS, SAN e PVC.

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• Polimerizzazione interfacciale nella
  condensazione i due monomeri sono disciolti in
  due solventi tra loro immiscibili. Si usa per
  polimerizzare cloruri di acidi che reagiscono con
  ammine o glicoli. Ad es. policarbonati.
• Polimerizzazione con precipitazione del polimero
  La separazione del polimero è agevole. Importante
  è il processo Spheripol per ottenere granuli
  sferici di polipropilene.
• Polimerizzazione da monomeri gassosi Riguarda il
  polietilene. Si utilizza la tecnica a letto
  fluido con catalizzatori solidi su cui cresce il
  polimero.

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• ADDITIVI
• In genere ai polimeri vengono aggiunti
  additivi per ottenere le caratteristiche e
  qualità tecnologiche volute. Essi sono
• 1) cariche e rinforzanti sono inerti e servono
  per abbassare il costo o migliorare le proprietà,
  sono sabbia, silice, argilla, talco, gesso,
  allumina ecc.
• 2) plastificanti diminuiscono la rigidità del
  manufatto es il PVC di per sé è rigido e
  fragile, addizionando plastificanti diventa
  soffice.
• 3) coloranti servono a colorare il polimero, es
  biossido di titanio, BaSO4,PbCO3, nerofumo ecc.

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• 4) ritardanti della combustione bloccano
  lossigeno dellaria.
• I polimeri alogenati sono autoestinguenti La
  pericolosità è rappresentata dai gas di
  combustione che sono tossici.
• 5) antiossidanti rallentano i fenomeni di
  ossidazione delle catene responsabili
  dellinvecchiamento del polimero.

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• TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE DEI MATERIALI
  POLIMERICI
• Si differenziano e per la fase di formatura
  del manufatto ) es se termoplastico o termo-
  indurente) e per il tipo , cioè se filato, film
  ecc.
• Per le materie plastiche
• 1. Compressione è adatta per le resine
  termoindurenti. Usa calore e pressione sulla
  resina posta nello stampo. 130-190C e P di
  30-800 bar.
• 2. stampaggio ad iniezione Si usa per le
  termoplastiche . La resina fusa è spinta a
  pressione nello stampo ( per mezzo della coclea).
  200-300C e P di 500-2000 bar.

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• 3. stampaggio ad iniezione con reazione la
  polimerizzazione avviene nello stesso stampo
  (poliuretaniche)
• 4. stampaggio a soffiaggio E usata per
  produrre bottiglie o contenitori. La forma è
  ottenuta insufflando aria che fa aderire il
  polimero alle pareti dello stampo (PVC, PET).
• 5. stampaggio rotazionale il contatto con lo
  stampo avviene sfruttando la forza centrifuga
  dovuta alla rotazione che spinge il polimero alle
  pareti. E usata per tubi lunghi.
• 6. estrusione la resina viene spinta, fusa,
  contro una filiera che dà la forma voluta.

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• Fibre
• Il polimero viene fatto passare attraverso una
  filiera per ottenere monofilamenti i quali
  subiscono poi una stiratura con allungamento di
  3-5 volte e le molecole si orientano e aumenta
• la cristallizazione.
• Elastomeri
• Per fare acquistare al polimero un
  comportamento elastico, il polimero viene
  sottoposto a svariate lavorazioni
• Mescolatura, addizione, vulcanizzazione,
  formazione manufatto.

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LE POLIOLEFINESonoPolietilene e polipropilene
e relativi copolimeri.

• POLIETILENE -
• Il processo di raffinazione del petrolio, dà
  origine anche a nafte pesanti. Attraverso un
  procedimento chiamato cracking, queste nafte
  vengono trasformate in etilene, che, dopo una
  serie di processi e lavorazioni, dà vita al
  polietilene.
• I polimeri si distinguono per ramificazioni e
  densità.
• Il processo può avvenire ad alta pressione,
  per via radicalica con iniziatore un perossido.
• Producono LPDE, EVA a 350 e 1500-2500 bar.

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• I processi possono avvenire in autoclave agitata
  o in reattore tubolare.
• in sospensione Produce PE, HDPE (alta densità) e
  MDPE (media densità).
• Vengono utilizzati
• a) catalizzatori Ziegler (al titanio) a
  5-10bar e 80-90C.
• cat- CH2 CH2 CH2

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• A volte è un po' più complicato accade che un
  atomo di carbonio abbia un'altra catena di
  polietilene al posto di uno dei due atomi di
  idrogeno. Questo è detto polietilene ramificato o
  polietilene a bassa densità LDPE (low density
  polyethylene). Se non ci sono ramificazioni, è
  detto polietilene lineare, o HDPE (high density
  polyethylene). Il polietilene lineare è molto più
  resistente del ramificato, ma quest'ultimo è più
  economico e facile da produrre.

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Processo Hoescht
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• b) catalizzatori Phillips a base di ossido di
  cromo. Utilizza un reattore tubolare ad anello
  ripiegato. 30-40 bar a 60-110C.
• c) a letto fluido Per la produzione di HDPE e
  LLDPE (lineare a bassa densità)
• Utilizza catalizzatori Ziegler. Il reattore è
  costituito da una torre cilindrica ad allargare
  in alto.

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Processo Unipol
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• Si opera a 7-25 bar a 70-100C
• d) processo in soluzione. Per PE.
• Si opera in autoclavi in presenza di
  idrocarburi saturi (C6-C10) . Si usa cat.Ziegler
  a 20-200 bar a 120-130C.
• Il polietilene è resistente e stabile e non
  tossico.
• L LDPE si utilizza per produrre film per
  imballaggio.
• L LLDPE per film (per sacchetti) più
  resistenti.

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• IL POLIPROPILENE -
• Il polipropilene è prodotto,
• come isotattico, con il processo Spheripol.
• La materia prima è il propilene che si ottiene
  principalmente assieme alletilene nel processo
  di steam craking. Il catalizzatore è a base di
  titanio, che trova miglior rendimento assieme ad
  elettron donatori e MgCl2 . Il processo più
  antico, simile a quello per il polietilene, dava
  minor resa, problemi sul suo recupero e sul
  recupero e purificazione del solvente.
• Il processo Spheripol permette la produzione
  di polipropilene e copolimeri etilene-propilene.

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• Il reattore è tubolare ad anello in cui si fa
  circolare ad alta velocità la sospensione di
  catalizzatore nel monomero liquido.
• Si opera a 30-35 bar e 60-70C
• Sul mercato sono disponibili vari tipi di
  omopolimero (polipropilene) copolimero e polimeri
  additivati. Lutilizzo maggiore è nello
  stampaggio ad iniezione. Si ottengono manufatti
  per parti di automobili, per la casa.
• Con lo stampaggio per soffiaggio si fanno
  bottiglie e flaconi.
• Può essere filato in fibre per tessuti.

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(No Transcript)
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• I POLIESTERI
• Il gruppo ripetente è un estere. In genere si
  ottengono per condensazione di alcol
  poliossidrilici con acidi policarbossilici. Si
  suddividono in
• 1) Poliesteri lineari ad alto ngt10.000,
  termoplastici, importante è il PET.
• 2) Poliesteri lineari a basso nlt10.000, poco
  ramificati es ac.adipicoglicoletil.

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• 3) Poliesteri a basso nlt10.000, dette resine
  alchiliche, da glicerina e anidride ftalica
  (resine gliceroftaliche). Sono reticolate.
• Uso con aggiunta di acidi grassi, come
  prodotti vernicianti.
• 4) Resine poliestere insature Da acidi
  insaturi con ad es stirene in presenza di
  catalizzatore. Usati per la vetroresina.
• 5) Policarbonati da un diolo con fosgene. E
  un termoplastico. Trasparente, resistente
  (compact disc). Il fosgene COCl2
• è pericolosissimo.

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• IL PET
• Il polietilentereftalato da fibre ( Terital,
  Dracon, Trevira) , oltre che film e supporto per
  nastri magnetici è usato per la produzione di
  bottiglie per acqua minerale. Si ottiene per
  policondensazione di acido tereftalico (1,4
  benzendi - carbossilico) con glicol etilenico.
• Lesterificazione DGT (diglicoltereftalato)
  viene condotta a 2,7-5,5 bar a 220-260C

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(No Transcript)
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• POLIVINILCLORURO
• Il polivinilcloruro è la plastica
• con cui sono fatti i tubi di casa, le
  grondaie. All'interno della casa il PVC è usato
  per fare il linoleum del pavimento.
• Il PVC è utile perchè resiste a due cose che si
  odiano tra loro il fuoco e l'acqua. Poichè è
  resistente all'acqua è usato per fare gli i tubi
  dell'acqua. E' prodotto per polimerizzazione
  radicalica del cloruro di vinile.

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• LE POLIAMMIDI
• Sono polimeri lineari ottenuti per
  policondensazione di acidi di carbossilici e
  diammine, alifatici o aromatici.
• Il Nylon appartiene agli alifatici.
• Si possono considerare dei tecnopolimeri.
  Possiedono resistenza, elasticità. Per la
  presenza del gruppo ammidico si instaurano tra le
  catene dei legami ad idrogeno. Si usa per
  produrre fibre.

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• HOOC-(CH2 )4COOH H2N (CH2 )6 NH2
• Acido adipico esametilendiammina
• (NH-( CH2 )6 NHCO-(CH2)n
• NYLON

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Schema di processo di produzione del Nylon 6.6
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FINE