Poliacrilonitrile

Il poliacrilonitrile è un polimero che è usato per ottenere fibre sintetiche di aspetto simile alla seta ma che presentano caratteristiche di isolamento termico simile alla lana o come precursore di fibre di carbonio.

Gli omopolimeri di poliacrilonitrile sono usati come fibre nei sistemi di filtrazione dei gas, tende da esterni, vele per imbarcazioni ma anche in fibra di cemento armato. Spesso viene utilizzato in copolimeri per realizzare tessuti costituiti dai monomeri acrilonitrile e metacrilato o metilmetacrilato.

Il monomero di partenza è l’acrilonitrile avente formula C3H3N costituito da un gruppo vinilico legato a un nitrile – C≡N.

L’acrilonitrile viene ottenuto per ammonossidazione catalitica del propene secondo il processo noto come processo Sohio secondo la reazione:

2 CH3-CH=CH2 + 2 NH3 + 3 O2 → 2 CH2=CH-CN + 6 H2O

Il polimero è ottenuto per polimerizzazione radicalica usando come iniziatore un perossido o una miscela di perossidisolfato di potassio K2S2O8 e un agente riducente come l’idrogenosolfito di potassio KHSO3.

La reazione di polimerizzazione può essere schematizzata come segue:

acrilonitrile

Le fibre di poliacrilonitrile presentano una densità di 1.17 g/cm3 e sono più leggere della lana che ha una densità di 1.32 g/cm3 ma hanno un potere isolante, rispetto alla lana di circa il 20%  e presentano un allungamento a rottura del 15%. Mostrano una buona stabilità termica e si decolorano solo per esposizione a temperature superiori a 175 °C per tempi prolungati. Le fibre di poliacrilonitrile si restringono di circa l’1.5% se trattate con acqua bollente per 30 minuti e hanno una buona resistenza agli acidi minerali e alle soluzioni alcaline diluite mentre sono attaccate da alcali forti a  caldo. Tali fibre non sono attaccate da muffe e tarme e mostrano stabilità eccezionali verso agenti sbiancanti.

Sono state realizzate fibre in poliacrilonitrile agglomerate in fiocchi con uno speciale appretto idrosolubile caratterizzate da elevata superficie specifica per la prevenzione del ritiro plastico di calcestruzzi e malte.

A fine aprile 2013 ricercatori dell’Università di Nebraska-Lincoln hanno pubblicato che sono riusciti ad ottenere una nanofibra che si presenta sia forte ovvero capace di sopportare un carico che dura, caratteristiche che nei comuni materiali, in genere, si escludono a vicenda. Si pensi ad esempio ad un oggetto di ceramica che riesce a sopportare un certo carico ma si frantuma in caso di caduta o a una palla di gomma che non si rompe cadendo, ma se sottoposta a  un certo carico si deforma. La nanofibra ottenuta con una tecnica denominata electrospinning è eccezionalmente sottile ed è costituita da poliacrilonitrile.

Hanno scoperto che rendendo  più sottile le nanofibre il materiale è diventa non solo più forte ma anche più duro e ciò sarebbe imputabile al basso grado di cristallinità delle nanofibre che pertanto hanno molte aree che sono strutturalmente disorganizzate. Queste regioni amorfe permettono alle catene molecolari di scivolare di più dando loro la possibilità di assorbire più energia.

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Author: Chimicamo

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