I polimeri sono molecole più grandi chiamati macromolecole, che di solito sono biologici e sono costituiti dall’unione di molecole più piccole dette monomeri, formando grandi catene, delle più diverse forme.
Che cosa è un polimero sintetico?
Ci sono diversi tipi di polimeri con proprietà diverse e strutture chimiche. I polimeri sintetici sono quelli ottenuti in laboratorio o nell’industria. Alcuni esempi di polimeri sintetici in nylon, polistirolo, cloruro di polivinile (PVC, polietilene, etc.
I polimeri sintetici sono create dall’uomo da elementi presenti in natura. Questi polimeri sintetici sono creati per specifiche funzioni e caratteristiche per svolgere queste funzioni.
Struttura di un polimero
Un polimero è costituito di molecole (l’unità di base che forma un composto chimico), dette monomeri, spesso legati insieme per formare una catena lineare. Ogni molecola può essere di origine naturale o sintetica, e hanno un basso peso molecolare (MW). Questa grandezza è il rapporto tra la massa media di una sostanza, per ogni molecola di sua specifica composizione isotopica, e 1/12 della massa del carbonio-12 atomo.
Il legame tra le molecole avviene attraverso reazioni chimiche (Figura 1). Il numero di monomeri legati possono essere centinaia o migliaia, portando il peso molecolare del polimero di valori nel range di 1.000 a 1.000.000. Questo numero n è il grado di polimerizzazione (DP).
Figura 1: la Formazione del polimero polietilene (plastica) dall’unione di diversi monomeri di etilene (a), promosso dalla conversione del doppio legame C = C in due C – C singole obbligazioni.
Un tipico esempio di un polimero sintetico è quella formata da monomero di etilene, che per reazione con molecole dello stesso tipo di forme di polietilene, o semplicemente PE (Figura 1). La reazione chimica per la sintesi del polimero è chiamato polimerizzazione. La molecola di etilene è CH 2 =CH 2 e si unisce con n altre molecole per formare il polimero (Figura 2).
La caratteristica principale di polimeri è il loro elevato peso molecolare, che determina le proprietà chimiche e fisiche di queste molecole. Come polimerizzazione di avanzamento, il grado di polimerizzazione aumenta, come anche il peso molecolare del polimero. Ci sono anche, naturalmente, che si verificano polimeri prodotti da organismi: polisaccaridi (cellulosa e amido), proteine (collagene, emoglobina, ormoni, albumina, etc.) e gli acidi nucleici (DNA e RNA). Entrambi i polimeri, e queste molecole sono classificati come macromolecole.
Figura 2: a Due dimensioni (in alto) e la rappresentazione tridimensionale degli “spaghetti”-come la struttura di polietilene.
Importanza di polimeri sintetici
Gli oggetti che utilizziamo più di frequente e che quotidianamente sono polimeri sintetici e gomma.
I polimeri sintetici sono ampiamente utilizzati nella produzione di imballaggi per prodotti alimentari, farmaci e sostanze chimiche, elettrodomestici, strumenti, utensili per la casa, giocattoli, e componenti per automotive; questo fa parte di una lunga lista di applicazioni. Inoltre polimeri utilizzati in vari settori della scienza e della tecnologia.
Questo uso diffuso è dovuto al basso costo di produzione, a bassa densità, di adeguata durezza, buona finitura superficiale, durata, versatilità del sistema di produzione, tra gli altri vantaggi oltre metalliche o di materiali ceramici. Inoltre, è necessario notare che molti prodotti originariamente realizzati con altri materiali sono stati sostituiti da oggetti realizzati in materiali plastici. Così, per esempio, componenti automobilistici come metallo cromato paraurti sono stati sostituiti da altri fatti di plastica rinforzata a causa del basso costo di produzione e una maggiore resistenza alla corrosione dopo aver subito conseguenze. Altri pezzi sono stati cruscotto, volante, interno, rivestimento del tetto, i rivestimenti e le imbottiture dei sedili, i componenti delle cinture di sicurezza, il rivestimento di cavi elettrici, tubi, contenitori per liquidi e le articolazioni, etc. Inoltre, questo uso intensivo della plastica e della gomma, permette la riduzione del peso della vettura, il consumo di carburante, maggiore comfort e sicurezza per il passeggero.
I vantaggi menzionati sono compensati da il lento degrado di questi materiali, che può durare per diversi anni, generando significativi problemi ambientali. Il riciclaggio di questi materiali è anche più costoso di produrre da materie prime vergini.
I polimeri sintetici sono principalmente derivati dal petrolio (una miscela di idrocarburi). Il 4% della produzione mondiale di petrolio è convertito in polimeri. Dopo un cracking e reforming, molecole semplici come etilene, benzene, etc. sono ottenuti, da cui la sintesi dei polimeri inizierà.
La sintesi del polimero, con qualità controllata, è un processo molto complesso, e noi normalmente troviamo la grande industria petrolchimica associato con la produzione di vari materiali plastici. Questo settore fornitura di materiale finito, suscettibili di successive stampaggio, nel caso di materiali termoplastici, o reattivi liquidi e polveri, nel caso di termoindurenti, manca il finale di reazione di reticolazione.