[ingegnerismo]

Proprietà dei polimeri

Le proprietà dei polimeri dipendono dalla loro microstruttura, con particolare riferimento alla disposizione geometrica nello spazio dei monomeri costituenti lungo la catena polimerica; di conseguenza: resistenza meccanica, tenacità, durezza, duttilità, resistenza alla corrosione, comportamento a diverse temperature, resistenza a fatica, eccetera… sono tutte proprietà molto variabili a seconda della tipologia di polimero.

Proprietà chimiche salienti dei polimeri sono: il grado di polimerizzazione, il peso molecolare medio, la tatticità, la successione monomerica nei copolimeri, il grado di ramificazione, i gruppi terminali, la presenza di legami reticolazioni (cross-link). Altre proprietà da considerare sono quelle chimico-fisiche quali la cristallinità, il punto di fusione e la temperatura di transizione vetrosa; inoltre, per polimeri in soluzione, vengono anche considerate la solubilità, la viscosità e la tendenza a gelificare. Nello studio e caratterizzazione dei polimeri, come per la determinazione della forma, dimensione e peso molecolare medio, sono utilizzate comunemente tecniche quali: la diffrazione dei raggi X, l’osmometria, lo scattering di luce laser, la viscosimetria, l’ultracentrifugazione, la cromatografia a permeazione di gel e la spettrometria MALDI-TOF. Molto utilizzata in questo campo, in particolare per i polimeri biologici, è anche l’elettroforesi.

La molteplicità di prodotti ottenibili combinando polimeri diversi con differenti additivi è quindi elevatissima. Si è puntata l’attenzione su alcune proprietà speciali che questi polimeri caricati possono assumere quali la conducibilità termica e/o elettrica (tradizionalmente associata ai metalli) e l’eco-compatibilità. I polimeri, tradizionalmente considerati materiali isolanti, diventano oggi capaci di trasferire calore da una fonte calda ad una più fredda, similmente a quanto capita con i metalli, anche se non in ugual misura. Esibiscono però tutti i vantaggi legati ai metodi produttivi delle materie plastiche per cui, in alcune applicazioni, possono rappresentare un ottimo sostituto dei tradizionali conduttori termici.

A seconda del tipo di carica utilizzata è possibile ottenere polimeri termicamente conduttivi sia in versione elettricamente isolante che conduttiva; sono a disposizione nel mercato compositi polimerici principalmente a base polipropilene (PP), polifenilensolfuro (PPS) e poliammide (PA).

Grazie alla loro conducibilità termica, trovano impiego in tutte quelle applicazioni dove è necessario consentire una facile dissipazione del calore realizzando in tal modo efficaci sistemi di raffreddamento. Rappresentano quindi una valida soluzione per la produzione sia di componenti per il settore elettrico ed elettronico – incapsulamenti, sovrastampaggio di bobine, supporto di avvolgimenti, dissipatori per motori elettrici, circuiti, processori e lampade sia di sistemi per il settore della termotecnica, come, ad esempio, scambiatori di calore da utilizzare in ambienti di lavoro chimicamente aggressivi, dove l’uso di materiali metallici può essere spesso problematico.

La crescente attenzione alle fonti di energia rinnovabile, al risparmio energetico e al recupero di materiali da scarto fa sì che negli ultimi anni si sono fortemente sviluppati i polimeri caricati con materiali a base naturale. In particolare, si tratta di compositi a base polimerica (soprattutto Polietilene, Polipropilene e PVC) e carica in polvere o fibra di legno, il cui crescente impiego è giustificato dal grande vantaggio di poter utilizzare processi produttivi tradizionali e tipici della lavorazione delle materie plastiche, quali l’iniezione, l’estrusione e la compressione a caldo, combinato con quello di ottenere prodotti con caratteristiche uniche. In questi casi spesso il termoplastico funge da “legante” per la carica in fibra di legno in quanto la percentuale polimero/carica può arrivare ad un valore di 20/80 e quindi il prodotto finale è principalmente costituito da carica e non da matrice plastica.