Polimeri termoindurenti e termoplastici: le diverse tipologie di composti macromolecolari
I polimeri costituiscono una vasta gamma di materiali che si distinguono principalmente in due categorie: polimeri termoindurenti e termoplastici. Le diverse proprietà meccaniche di questi materiali li rendono adatti a specifiche applicazioni e cicli tecnologici.
Le caratteristiche distintive dei polimeri, come il modulo elastico, il carico di rottura, la cristallinità, la rigidità e la flessibilità, permettono di classificarli in tre categorie: materiali plastici, fibre ed elastomeri.
I materiali plastici rigidi, come il polistirene e il polimetilmetacrilato, sono esempi di polimeri amorfi, mentre i materiali plastici flessibili, come il polietilene e il polipropilene, presentano discrete quantità di cristallinità. Le fibre, come il poliesametilendiammide e il polietilentereftalato, sono invece caratterizzate da elevati livelli di cristallinità. Gli elastomeri, come il poliisoprene e il policloropropene, sono polimeri amorfi che possono sviluppare cristallinità in seguito all’allungamento, aumentandone così la resistenza meccanica.
Polimeri termoindurenti
I polimeri termoindurenti sono sostanze che, in determinate condizioni di temperatura e/o in presenza di particolari sostanze, si trasformano in materiali rigidi, insolubili e infusibili. Questa trasformazione avviene attraverso reazioni di reticolazione, noto come “curing”, che si verificano fra le catene polimeriche con la formazione di legami forti.
Alcuni polimeri termoindurenti possono essere reticolati tramite calore, pressione o reazioni chimiche a temperatura ambiente. Questa trasformazione rende tali materiali difficilmente riciclabili in quanto i nuovi legami formati sono permanenti. I materiali termoindurenti possono essere lavorati con le stesse tecnologie dei materiali termoplastici, a condizione che la reticolazione avvenga successivamente alla formatura del materiale definitivo.
Usi dei polimeri termoindurenti
I polimeri termoindurenti trovano impiego in vari settori, come ad esempio nel settore degli adesivi, delle vernici e degli smalti, nonché come isolanti degli aerei. Due esempi noti di polimeri termoindurenti sono il poliuretano (PU) e le resine epossidiche.
Polimeri termoplastici
I polimeri termoplastici, al contrario, manifestano forti decrementi di viscosità al riscaldamento e conservano la capacità di scorrere a temperature elevate per un periodo prolungato. Dopo il raffreddamento, essi mantengono la forma definita e la trasformazione è reversibile, sebbene possa verificarsi una certa degradazione che limita il numero di cicli possibili.
È importante studiare la curva sforzo-deformazione per capire come i polimeri termoplastici si deformino in seguito all’applicazione di una forza esterna.
Lavorazione dei polimeri termoplastici
Nella lavorazione dei polimeri termoplastici, è fondamentale operare a basse viscosità e alte temperature, compatibilmente con la stabilità termica del materiale. Inoltre, per i polimeri parzialmente cristallini, è possibile che si verifichino condizioni metastabili durante il raffreddamento della massa al di sotto del punto di fusione delle zone cristalline, con conseguente postcristallizzazione.
Alcuni esempi noti di polimeri termoplastici sono il polietilene (PE), il polietilentereftalato (PET) e il polipropilene (PP).
In conclusione, la distinzione tra polimeri termoindurenti e termoplastici è fondamentale per comprendere le diverse proprietà e applicazioni di questi sostanziali polimeri.