UNITA 4 - MATERIALI POLIMERICI; ELASTOMERI; FILMOGENI; ADESIVI

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1 UNITA 4 - MATERIALI POLIMERICI; ELASTOMERI; FILMOGENI; ADESIVI Risposta 4.1 E richiesta la presenza nel monomero di un doppio legame fra due atomi di carbonio; il polimero ha la stessa composizione del monomero Risposta 4.2 E richiesta la presenza nel monomero o nei monomeri di due gruppi funzionali monovalenti reattivi o di un gruppo funzionale bivalente;la composizione del polimero è diversa da quella del monomero o dei monomeri in quanto nella policondensazione si eliminano molecole semplici Risposta 4.3 E richiesta la presenza di due monomeri, ciascuno con due gruppi reattivi; il polimero ha la stesssa composizione della somma dei monomeri; nella polimerizzazione si verifica solo un riarrangiamento degli atomi Risposta 4.4 E richiesta la presenza nel monomero di due doppi legami fra atomi di carbonio separati da un legame semplice; nella polimerizzazione uno dei doppi legami è utilizzato per la polimerizzazione e il secondo prende il posto del legame semplice Risposta 4.5 Un polimero termoplastico solido rammolisce se viene riscaldato per riacquistare la consistenza iniziale a seguito di un raffreddamento; il ciclo può essere ripetuto infinite volte Un polimero termoindurente rammolisce una sola volta, quando viene realizzato il componente; successivamente solidifica in via definitiva e non può più essere rammolito Risposta Polipropilene testa-coda 1. Polipropilene testa-testa 2. Polipropilene isotattico 3. Polipropilene sindiotattico 4. Polipropilene atattico 1

2 Risposta 4.7 Il grado di polimerizzazione è il numero di monomeri presenti in una macromolecola Il polipropilene ha formula CH 2 =CH-CH 3 e peso molecolare 42. In una macromolecola con peso molecolare sono presenti /42=20000 monomeri (grado di polimerizzazione) Ogni monomero contribuisce alla lunghezza della catena principale per 2 1,5= 3 Å= m La catena principale è lunga = m = 6 µm Risposta 4.8 Il grado di cristallinità è la percentuale in volume di polimero ordinato sotto forma di cristalliti, nei quali le macromolecole sono disposte per alcuni tratti parallele le une alle altre, rispetto al volume totale. All aumentare del grado di cristallinità aumenta il modulo elastico, la resistenza a trazione, la densità, la temperatura d impiego Risposta 4.9 I copolimeri possono essere: Casuali: i diversi monomeri si susseguono senza alcun ordine Regolari: i monomeri si susseguono alternandosi con regolarità A blocchi: ciascun monomero forma brevi tratti di catena polimerica; i tratti di monomeri diversi si saldano poi tra di loro A innesto: un monomero forma la catena polimerica principale, mentre un secondo monomero forma catene laterali Sulle proprietà di un copolimero sono influenti la qualità dei monomeri, il loro rapporto quantitativo e la tipologia di copolimerizzazione Risposta 4.10 Hanno carichi di snervamento e resistenze a trazione modesti. Le proprietà meccaniche decadono rapidamente all aumentare dalla temperatura, specie nei polimeri non polari. Hanno densità modeste, che difficilmente superano 2g/cm 3. Sono chimicamente abbastanza inerti e poco solubili nei comuni solventi. Presentano bassa conducibilità termica e alta dilatazione termica. Sono facilmente formabili e giuntabili. Quelli non polari mostrano bassi valori di costante dielettrica relativa e di perdite dielettriche. Risposta 4.11 Additivi plastificanti: migliorano lavorabilità e flessibilità. Additivi rinforzanti: migliorano la resistenza a trazione, a flessione, all urto, alle alte temperature, all usura. Additivi riempitivi: riducono i costi e possono anche migliorare la resistenza termica, la stabilità dimensionale, la resistenza all abrasione. 2

3 Additivi antiossidanti: migliorano la stabilità contrastando il degrado provocato dall ossigeno e favorito dal calore e dalle radiazioni luminose, specie ultraviolette. Additivi lubrificanti: migliorano, durante la formatura, lo scorrimento delle mescole polimeriche negli stampi. Additivi coloranti, rigonfianti, antistatici, ignifughi. Risposta 4.12 Stampaggio per iniezione sotto forti pressioni di mescole fluidificate in stampi freddi dove solidificano; sono possibili anche stampaggi successivi di strati con differenti proprietà. Termoformatura : formatura a caldo di fogli di mescole o di polveri con un punzone di formatura o mediante pressione di gas dall alto o mediante aspirazione di aria dal di sotto. Estrusione: la mescola fluidificata con un riscaldamento viene forzata da una vite senza fine a fuoriuscire in modo continuo da un sagomatore che la modella e la raffredda; si possono anche coestrudere più strati di polimeri diversi. Estrusione con soffiatura: all uscita dall estrusore la mescola ancora calda e formabile viene introdotta in uno stampo chiuso e fatta espandere con un getto d aria fino a farla aderire a uno stampo. Calandratura: le mescole rammollite vengono forzate tra cilindri rotanti fino a raggiungere lo spessore desiderarto; possono incorporare carta, tessuti, fibre metalliche o ricevere una particolare finitura superficiale. Risposta 4.13 Stampaggio a iniezione: la mescola plastificata a caldo viene trasferita sotto pressione in uno stampo caldo dove subisce un processo di reticolazione che la modella irreversibilmente Stampaggio per inietto-reazione: due componenti liquidi di una mescola vengono miscelati e subito dopo iniettati in uno stampo dove reticolano e solidificano. Compressione: fra due semistampi caldi montati su una pressa viene interposta la mescola in polvere o sotto forma di stuoia impregnata; il materiale viene fluidificato, compattato e reticolato sotto pressioni elevate. Pultrusione: è un estrusione-trafilatura di mescole rinforzate con fibre o con tessuti che vengono tirate attraverso uno stampo riscaldato dove avviene la reticolazione sotto un carico a trazione. Stampaggio rotazionale: la mescola in polvere viene introdotta in uno stampo che viene posto in rotazione e riscaldato, i polimeri rammoliscono, si adagiano sulla superficie dello stampo e reticolano. Risposta 4.14 Il tipo e l entità della sollecitazioni meccaniche che dovranno sopportare Le temperature massime e minime di funzionamento L aggressività dell ambiente in cui dovranno operare Le tecnologie di formatura da adottare Il costo dei materiali, della trasformazione, della prototipazione I requisiti di finitura superficiali richiesti La possibiltà di regolare il grado di cristallinità Le tolleranze dimensionali ammesse 3

4 Le problematiche connesse con l eventuale presenza di inserti metallici Le modalità di assemblaggio e giunzione Lo smaltimento a fine vita dei componenti Risposta 4.15 Sono chimicamente inerti e quindi poco reattivi, anche rispetto all ossigeno. Sono resistenti all acqua e impermeabilizzanti, in quanto idrorepellenti. Sono stabili fino a temperature relativamente elevate (~ 250 C). Quelli liquidi hanno viscosità modeste anche a basse temperature. Sono utilizzabili anche come fluidi idraulici o come additivi antischiuma. Risposta 4.16 Consiste in un operazione mediante la quale un materiale plastico costituito da catene polimeriche viene trasformato in un materiale elastico per il formarsi di legami trasversali tra le catene. Spesso i legami trasversali sono costituiti da atomi di zolfo addizionati su doppi legami presenti nei polimeri; essi si allungano sotto sforzo, consentendo una deformazione elastica, ma ritornano nella condizione iniziale una volta venuta meno la sollecitazione. Risposta 4.17 Il materiale polimerico da vulcanizzare, presente per circa il 44%. Gli additivi rinforzanti, in primo luogo il nerofumo, che migliorano le proprietà meccaniche, spesso con particolare riguardo alla resistenza all usura (nei pneumatici), presenti per circa il 42%. Gli additivi plastificanti, aggiunti per ridurre la viscosità delle mescole e facilitare la formatura, presenti per circa il 9%. Gli additivi antiossidanti, aggiunti per contrastare il deterioramento delle proprietà meccaniche determinato da ossigeno e ozono, presenti per circa l 1%. Gli additivi vulcanizzanti, presenti per circa il 2%, necessari per i collegamenti elastici tra le macromolecole. Gli additivi acceleranti, presenti per circa il 2%, aggiunti per accelerare il processo di vulcanizzazione. Risposta 4.18 La densità che può variare da 1,18 g/cm 3 per le gomme tenere a 1,28 g/cm 3 per quelle dure. La conducibiltà termica, generalmente mediocre. la dilatazione termica, generalmente elevata. il comportamneto a basse temperature (irrigidimento). il carico e l allungamento a rottura per valutare la qualità delle mescole, l andamento della vulcanizzazione, la resistenza al deterioramento in esercizio. la durezza, per valutare la resistenza all usura abrasiva. la capacità di smorzare le vibrazioni nelle applicazioni in cui agiscono come antivibranti. 4

5 la resistenza all invecchiamento provocato da ossigeno, ozono, luce, calore, umidità, liquidi aggressivi ( benzina, oli minerali). Risposta 4.19 I materiali filmogeni vengono applicati su superfici per proteggerle dalla corrosione e per migliorare l aspetto estetico. Sono costituiti da più strati sovrapposti di cui: uno strato definito fondo o primer che deve aderire alle superfici per facilitare l adesione degli strati più esterni. un eventuale strato intermedio per agganciare allo strato di fondo gli strati esterni di finitura. lo strato esterno di copertura o di finitura costituito da un materiale polimerico destinato a formare un film compatto e flessibile a base di resine poliestere, acriliche, poliuretaniche e contenente le sostanze coloranti; di esso fanno parte il filmogeno vero e proprio, il solvente, il diluente, il plastificante; può essere ricoperto con una vernice trasparente. Risposta 4.20 La funzione degli adesivi è quella di assemblare componenti non altrimenti congiungibili garantendo una buona distribuzione delle sollecitazioni; un adeguata rigidezza, un contenimento della rumorosità attraverso lo smorzamento delle vibrazioni, l assenza di sollecitazioni localizzate capaci di innescare cricche, l assenza di antiestetiche irregolarità superficiali Risposta 4.21 Essere facilmente spalmabili e aderire fortemente alle superfici. Essere dotati di una forte coesione interna. Lo spessore da adottare e l entità della sovrapposizione in lunghezza e profondità delle parti da assemblare. La temperatura di applicazione. I tempi e le tecnologie per la polimerizzazione e l indurimento. La resistenza al dilavamento, all attacco di agenti esterni a temperature relativamente elevate. Il costo delle materie prime e dell applicazione. Risposta 4.22 Sono sotanze chimicamente poco reattive, dotate di sufficiente fluidità per poter penetrare sotto modeste pressioni in cavità ristrette, resistenti alle radiazioni ultraviolette e quindi stabili anche all aperto. Sono costituiti da materiali polimerici che si consolidano nel tempo assumendo una struttura reticolata insolubile, spesso a seguito di una reazione con l umidità presente nell aria. Per consentire questa reazione occorre che l adesivo sia permeabile al vapor d acqua e che il suo spessore sia contenuto per evitare tempi eccessivi di reticolazione. 5