NOTE SU
POLIMERI NATURALI
E
SINTETICI
INDICE
NOTE SU POLIMERI NATURALI E SINTETICI
• BUTADIENE
• CLORURO DI POLIVINILE / PVC
• ELASTOMERI
• GOMME NATURALI
• PRODUZIONE GOMME ELASTICHE NATURALI
• GOMME SINTETICHE
• GOMME BUTILE
• ISOPRENE
• LATTICE
• NEOPRENE
• NITRILE / NBR
• POLIBUTADIENE
• POLI-ISOBUTILENE
• POLI-CIS-ISOPRENE
• POLIESTERE
• POLIETILENE O POLITENER
• POLIPROPILENE
• POLISTIROLO
• POLIURETANI
• VINILE
• VULCANIZZAZIONE
BUTADIENE
Idrocarburo dietilenico (CH2=CH-CH=CH2) ed è il termine più semplice degli idrocarburi a doppi legami coniugati.
Si ottiene partendo dall’alcol etilico e dall’acetilene. La fonte più economica è il petrolio (sottoponendo a cracking catalitico una miscela di butano e isobutilene ad alta temperatura in presenza di vapore d’acqua).
Il butadiene dà facilmente prodotti di addizione, specie sugli atomi di carbonio 1 e 4 con spostamento del doppio legame sugli atomi centrali. Polimerizzando il butadiene in presenza di sodio si ottiene la gomma sintetica BUNAR, copolimerizzandolo con stirene e acrilonitrile viene usato per la fabbricazione delle gomme sintetiche BUNA SR e BUNA NR, di succedanei del cuoio e di emulsioni per vernici. (GARZ.)
CLORURO DI POLIVINILE / PVC
Prodotto dalla sintesi di acido cloridrico e acetilene o da dicloroetano per eliminazione di acido cloridrico oppure per clorurazione dell’etilene ad alta temperatura (MCC).
ELASTOMERI (gomme sintetiche)
Sono costituiti da alti polimeri di sintesi con proprietà elastiche simili a quelle della gomma naturale, anche se con differenti struttura e peso molecolare. Sono elastomeri o gomme sintetiche i copolimeri butadiene–stirolo, butadiene–nitrile acrilico, etilene–propilene, isobutilene-isoprene, i thiocolR, le gomme al silicone, il neopreneR. (GARZ.)
GOMME NATURALI (vedere anche PRODUZ. DEL CAUCCIU’)
Sono polimeri di particolari zuccheri, glucosidi o idrocarburi, che possono dare luogo a soluzioni ad alta viscosità o a masse elastiche: tra questi polimeri vi sono le gomme elastiche naturali quali il caucciù, la guttaperca e la balata e tutte queste gomme sono costituite da polimeri dell’isoprene (vedere Poli-cis-isoprene). (MCC)
PRODUZIONE GOMME ELASTICHE NATURALI (GARZ.)
La produzione del caucciù si ottiene partendo dal lattice ottenuto per incisione del tronco
poli-isoprene nella forma cis (la così detta “PARA”). La massa, termoplastica e quindi non ancora elastica, viene calandrata, omogenizzata e quindi sottoposta alla vulcanizzazione con l’aggiunta di additivi antinvecchianti, plastificanti, ecc. per una maggiore resistenza all’abrasione.
L’entità delle proprietà elastiche dipende dalla quantità di zolfo immessa nel processo di vulcanizzazione: infatti con un eccesso di zolfo esse si riducono di molto e si ottiene l’ebanite.
La gomma elastica naturale può essere rigenerata per trattamento di pezzi e residui con alcali in autoclave ad alta temperatura, in tal modo si sciolgono parte delle cariche e lo zolfo in eccesso così che il prodotto può essere nuovamente formato a caldo. (GARZ.)
GOMME SINTETICHE (elastomeri)
Le gomme sintetiche sono i prodotti della polimerizzazione o copolimerizzazione di sostanze insature quali: butadiene o clorobutadiene, stirolo, acrilonitrile, etilene, propilene e composti metalloranici ossigenati del silicio.
I primi tentativi per avere una gomma sintetica si rivolsero alla preparazione del poli- isoprene e poi si è passati alle attuali gomme sintetiche, cioè ai copolimeri butadiene-stirolo/
BUNA SR, butadiene-acrilonitrile/ BUNA NR, nonché ai tipi più recenti come i copolimeri etilene-propilene/ DUTRALR, al poli-butadiene 1,4 cis, ai polimeri metallorganici del silicio (gomme siliconiche) e ai polimeri del clorobutadiene/ NEOPRENER.
Polimerizzazione e copolimerizzazione del butadiene
Polimerizzato allo stato liquido con sodio metallico come catalizzaztore il prodotto veniva chiamato BUNAR; si passò poi alla polimerizzazione in emulsione ed infine alla copolimerizzazione con stirolo / BUNA SR e con nitrile acrilico / BUNA NR.
Il copolimero viene separato dall’emulsione per acidificazione come il lattice della gomma elastica naturale e, successivamente, viene trattato, anche per quanto riguarda la vulcanizzazione, come il lattice naturale.
Questi prodotti di polimerizzazione e copolimerizzazione del butadiene sono sempre elastici e vulcanizzabili come le gomme elastiche naturali.
Le BUNA S si prestano bene alla fabbricazione di pneumatici, quelle BUNA N sono dotate di elevata durezza e resistenza ai solventi. (GARZ.)
Polimerizzazione stereoscopica del butadiene
Con questo tipo di polimerizzazione, di scoperta recente (anni ’80 ndr?) e applicabile anche a derivati costituiti dal butadiene (es. l’isoprene), la sintesi della gomma sintetica si è orientata verso una più stretta similitudine strutturale con il prodotto naturale costituito da poli- 1,4 –cis-isoprene (ottenuti in USA con catalizzaztori alifatici).
Copolimeri etilene-propilene
Un tipo del tutto nuovo di gomma sintetica si ottiene copolimerizzando etilene con propilene in presenza di catalizzatori di natura anionica coordinata ma non stereospecifici. Si è ottenuto il DUTRALR, nel quale l’alternarsi di unità propileniche a blocchi polietilenici distrugge la cristallinità del polietilene, conferendo al copolimero le caratteristiche di un elastomero non vulcanizzato.
La vulcanizzazione di questi prodotti può essere ottenuta in due modi:
• Attraverso l’attacco e la conseguente attivazione delle catene con perossidi oppure
• Per solfoclorurazione (con miscele di cloro e anidride solforosa) e successiva reazione con ossidi metallici bivalenti (Mg, Zn, Pb).
Un’altra gomma artificiale è stata ottenuta in USA per clorurazione e solfonazione del polietilene: è il così detto HYPALONR.
Polimeri clorurati del butadiene
Per trattamento del vinil-acetilene (CH2=CH-C≡CH) con acido cloridrico si ottiene clorobutadiene, il quale, a sua volta, polimerizzato in emulsione con pirogallolo dà il policlorobutadiene usato in commercio come DUPRENER.
Questa gomma sintetica si può vulcanizzare senza zolfo ma solo con ossido di zinco e resiste bene all’ossidazione, al calore, alla luce, agli oli minerali e ai solventi; essa trova applicazione per la realizzazione di tubi, guarnizioni, ecc.. (GARZ.)
GOMMA BUTILE
La gomma butile è un copolimero dell’iso-butilene con piccole quantità (2-3%) di isoprene (metilbutadiene); poiché le macromolecole della gomma butile contengono doppi legami liberi (provenienti dall’isoprene) può essere vulcanizzata con i metodi comuni e dà luogo ad un elastomero sintetico la cui caratteristica peculiare è la scarsa permeabilità all’aria, perciò è usato per la fabbricazione di camere d’aria di pneumatici.
ISOPRENE (o metil-butadiene)
È’ un idrocarburo alifatico insaturo(CH2=C(CH3)-CH=CH2) derivato dal butadiene con l’introduzione di un gruppo metilico. E’ un liquido appartenente al gruppo delle diolefine e suoi polimeri sono la gomma naturale e la gomma sintetica, benchè le loro due strutture siano leggermente diverse.
L’isoprene può essere ottenuto per sintesi a partire da acetone e acetilene in presenza di idrossido di potassio (KOH).
LATTICE
E’ un succo denso e vischioso, in genere biancastro, prodotto da molte piante superiori (euforbiacee, urticacee, papaveracee, composite, ecc.) ed è contenuto nei vasi laticiferi delle piante stesse: il succo sgorga dai vasi in seguito a ferite.
Molti lattici come il caucciù e la guttaperca (vedere gomme naturali) sono oggetto d’importanti applicazioni industriali.
NEOPRENER (vedere anche gomme sintetiche)
Copolimeri del cloroprene o clorobutadiene; NEOPRENER è la denominazione americana della gomma sintetica DUPRENER. (CHIAROTTO)
NITRILE (NBR)
E’ un polimero di acrilo-nitrile-butadiene (CHIAR.).
Altri copolimeri butadiene-acrilo-nitrile sono BUNAN, PERBUNAM, HYCAR OR, CHEMINGUM (Man. Crem.se Chim.)
(GARZ.) I NITRILI sono composti organici alifatici o aromatici di formula generale R-C≡N e prendono il nome dall’acido da cui deriva il radicale R (es. CH3CN prende il nome di aceto-nitrile perché CH3 è il raficale dell’acido acetico CH3COOH.
POLIBUTADIENE (Man.Cremon.se)
È un copolimero butadiene-stirolo (70/30). È preparato per polimerizzazione del butadiene in emulsione.
Ha carico di rottura e resistenza alle alte temperature inferiori a quelle della gomma naturale.
È usato per la preparazione di pavimentazioni, per la fabbricazione di pneumatici (BUNA S, GR-S, PERBUNAM, HYCAR).
POLI-ISOBUTILENE (garz. e Man. Chim.)
Prodotto di polimerizzazione a bassa temperatura (< 0°C) dell’isobutilene in presenza di catalizzatori cationici (BF3/floruro di boro). E’ termoplastico, non è vulcanizzabile.
Ha caratteristiche e applicazioni diverse a seconda del peso molecolare.
Oltre che nella gomma butile è impiegato come adesivo, per rivestimenti antiacidi, plastificante per la gomma elastica e come additivo per lubrificanti dei quali innalza l’indice di viscosità.
POLI-CIS-ISOPRENE (Man. Chim.)
E’ il costituente della gomma naturale detta anche “PARA” (vedere gomma naturale e vulcanizzazione).
La vulcanizzazione della gomma naturale effettuata con zolfo in eccesso porta alla formazione di ebanite, la quale ha ottime caratteristiche di isolante termico ed elettrico ma punto di rammollimento di soli 50°C.
La gomma clorurata contiene circa il 65% di cloro e viene usata per la produzione di vernici e lacche resistenti al calore e agli agenti chimici (Alloprene, Duroprene, Perlon).
POLIESTERE
In generale il poliestere è prodotto dalla policondensazione tra acidi polibasici (es. acido ftalico) e alcoli polivalenti (es. glicole etilenico). Queste resine possono essere TERMOINDURENTI (poliesteri insaturi) e trovano applicazione ad es. per ottenere laminati plastici. Oppure possono essere TERMOPLASTICI se il poliestere è dato da polietilentereftalato o da policicloesatereftalato.
La sostanza che dà luogo ad una fibra è un polimero sintetico termoplastico a catena lunga composto per almeno l’85% in peso dall’estere di un diolo e di un acido tereftalico (es. di fibre sono il TERITALR, DACRONR).
POLIETILENE o POLITENER (Garz., M.Chim., Chiar.)
Denominazione generica delle fibre prodotte da un polimero lineare sintetico di etilene.
Il polietilene è una resina poliolefinica come il polipropilene.
Commercialmente sono due i tipi: polietilene a densità elevata e p. a bassa densità.
Quello a DENSITA’ ELEVATA (0,96g/cm3) viene prodotto con polimerizzazione a bassa pressione, quello a DENSITA’ BASSA (0,92 g/cm3) viene prodotto di solito con polimerizzazione ad alta pressione.
Le fibre prodotte con p. a densità elevata hanno una maggiore cristallinità, punto di fusione e tenacità migliori (es. Courlene).
Il polietilene parzialmente clorurato acquista maggiore plasticità e può sostituire il PVC/polivinilcloruro oppure presentare, entro certi limiti, carattere di elastomero.
POLIPROPILENE
E’ anch’esso una resina poliolefinica ma con la configurazione isotattica ed ha peso specifico di 0,90-0,91 g/cm3 con punto di fusione di 175°C.
Come fibra (es. meraklon) il polipropilene ha basso assorbimento d’acqua e quindi le sue caratteristiche rimangono invariate in ambiente umido. La tintura è eseguita in massa con coloranti dispersi e azoici.
POLISTIROLO o POLISTIRENE
Anch’esso è una resina poliolefinica. E’ un polimero dello stirolo costituito da catene lineari del tipo -CH2-CHR-CH2-CHR- dove R è il radicale C6H5 del benzene.
E’ più solubile nei solventi come gli acetati di etile, amile e butile, solventi aromatici e clorurati, chetoni, decalina e tetralina. Temperatura di distorsione 75/85°C.
Se al polistirolo allo stato plastico si mescola a pressione del gas si ottiene una massa spugnosa e cioè il polistirolo espanso.
Interessanti i suoi copolimeri particolari come ad es.lo stirolo-butadiene e lo stirolo- isobutilene noti come polistirolo antiurto.
POLIURETANI
Sono polimeri ottenuti mediante una reazione di poliaddizione tra disocianati e alcoli polivalenti. I p. sono materie plastiche con ottime caratteristiche isolanti termiche,acustiche
ed elettriche e possono sopportare temperature di esercizio sino a 180°C se sono a struttura rigida.
Usati per preparare colle, mastici, vernici, adesivi e anche come elastomeri (es. VulkollanR)
VINILE
Denominazione del radicale CH2=CH- presente in numerosi composti organici come ad es. il cloruro di polivinile/PVC, acetato di vilile/VINAVIL.
VULCANIZZAZIONE
Processo a cui viene sottoposto il CAUCCIU’ per trasformarlo da massa plastica in massa elastica (elastica anche in un ampio intervallo di temperatura come da –20 a +120°C.
La v. si esegue con composti solforati in modo da creare ponti di atomi di zolfo tra le macromolecole di isoprene.
