Laboratorio di chimica in casa/Plastiche: differenze tra le versioni

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creazione plastiche,mancano molti altri paragrafi che aggiungerò nei prossimi giorni, lo stato di avanzamento reale è del 3% ma mi vedo costretto a pubblicare la pagina per non perdere il contenuto
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Versione delle 18:28, 16 set 2019

Definizioni utili

I polimeri sono macromolecole formate da unità ripetitive legate insieme mediante legami covalenti ed aventi pesi molecolari che vanno da 10000 a 100000 g/mol.

I polimeri vengono sintetizzati partendo da molecole organiche dette monomeri, esse devono potersi legare alle loro estremità una con l'altra mediante legami covalenti perciò presentare almeno due siti reattivi. Se i monomeri presentano più di due siti reattivi allora formeranno dei polimeri ramificati o reticolati.

La unità ripetitiva è una porzione di macromolecola che si ripete e che deriva dai monomeri di partenza, essa non è sempre uguale al monomero da cui deriva.

Se i polimeri sono sintetizzati da un singolo monomero allora essi si chiameranno omopolimeri, altrimenti si chiameranno copolimeri.

Per ogni tipo di sintesi di ogni polimero le catene avranno lunghezze diverse, per questo motivo si parla di peso molecolare medio e grado di polimerizzazione medio che indica in media quante unità ripetitive sono presenti nelle catene del polimero. Molte proprietà macroscopiche del polimero dipendono dal suo peso molecolare.

Tecniche di polimerizzazione

Polimerizzazione a stadi o condensazione

Si devono avere monomeri puri con almeno 2 dei seguenti gruppi funzionali:

  • COOH (carbossile)
  • OH (idrossile)
  • NH2 (ammino)
  • NCO (isocianato)

Durante la polimerizzazione si formeranno prima i dimeri, poi i trimeri e così via fino al polimero. Questa polimerizzazione ha una cinetica lenta e graduale

poliuretani

 
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Si parte da un diisocianato(rosso) ed un diolo(verde), questi reagendo producono come scarto una molecola d'acqua per ogni legame covalente formato.



poliammidi

 

Si parte da una diammina(blu) ed un acido dicarbossilico(rosso), questi reagendo producono come scarto una molecola d'acqua per ogni legame covalente formato.



poliesteri

 
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Si parte da un dialcol(blu) ed un acido dicarbossilico(rosso), questi reagendo producono come scarto una molecola d'acqua per ogni legame covalente formato.



Cinetica della polimerizzazione a stadi

Assumiamo che la lunghezza della catena non influisca la costante cinetica, ed inoltre la reazione sia bimolecolare

 

se  

allora  .

perciò  

Sfruttando l'equazione di Carothers otteniamo

 

da cui

 

Graficando il grado di avanzamento medio in funzione del tempo otteniamo una retta passante per 1 e con una pendenza costante.

Tecniche di polimerizzazione

In massa

La reazione avviene in autoclave sottovuoto (per eliminare l'acqua prodotta) unendo catalizzatore, monomeri e riscaldando. Reagendo la massa diventa sempre più viscosa e la temperatura perciò deve aumentare per garantire la giusta fluidità durante la reazione.

In soluzione

I monomeri vengono solubilizzati in un opportuno solvente (deve essere in grado di solubilizzare anche il polimero prodotto) e la reazione avviene a T ambiete. Al termine della polimerizzazione il solvente viene opportunamente allontanato dal polimero.

Interfacciale

Due fasi immiscibili fra loro di solventi che contengono i due monomeri vengono messe a contatto. All'interfaccia i monomeri reagiscono formando una pellicola solida insolubile di polimero che può essere afferrata ed allontanata. Durante il prelievo della pellicola si lascia libera l'interfaccia che è in grado di formare nuovamente altro polimero ottenendo un lungo filamento. Questa tecnica viene usata principalmente per le poliammidi come il nylon 6-6 e il nylon 6-10.

Polimerizzazione a catena o addizione

Si devono avere monomeri vinilici; fin da subito si formano catene molto lunghe e non si ha eliminazione di sottoprodotti. La reazione avviene in tre stadi:

  • inizio
  • propagazione
  • terminazione