I polimeri sono composti ad alto peso molecolare costituiti da un elevato numero di unità ripetitive la cui classificazione può essere fatta secondo determinati criteri.
Le unità ripetitive sono dette monomeri che si legano tra loro mediante legami chimici.
Classificazione dei polimeri
I polimeri sono classificati secondo criteri che tengono conto:
a) Della loro origine: naturale, semisintetica, sintetica
b) Della loro struttura: lineare, ramificata, reticolata
c) Del meccanismo di polimerizzazione: poliaddizione, policondensazione, radicalica
d) Delle forze molecolari esistenti
Le proprietà meccaniche dei polimeri dei polimeri come la resistenza alla trazione, l’elasticità e la tenacità sono dipendenti dalle forze intermolecolari come le forze di van der Waals o i legami a idrogeno. Sulla base di tali forze i polimeri possono essere classificati in elastomeri, fibre, polimeri termoplastici e polimeri termoindurenti
Elastomeri
Gli elastomeri sono caratterizzati dal fatto che possono subire grosse deformazioni elastiche riassumendo la loro dimensione originaria quando viene ricreata la posizione di riposo. Essi hanno caratteristiche simili a quelle della gomma naturale
Negli elastomeri che sono in genere amorfi le catene polimeriche sono tenute insieme da deboli forze intermolecolari e presentano molecole altamente flessibili. Un elastomero può avere le caratteristiche tipiche di questa categoria di polimeri a temperatura ambiente, ma presentarsi rigido e fragile a bassa temperatura.
La perdita del comportamento elastomerico è associato alla capacità delle molecole di subire scorrimenti relativi tra loro e movimenti a lungo raggio. Questo è possibile al di sopra della temperatura di transizione vetrosa, che rappresenta quindi un limite inferiore per l’impiego dell’elastomero come tale. Nelle gomme reticolate che hanno subito il processo di vulcanizzazione la presenza di vincoli tra le catene costituiti da ponti di zolfo ne riduce la mobilità, rendendo la gomma più rigida, meno deformabile e con Tg più elevata.
I punti di reticolazione devono quindi essere pochi, sufficienti da impedire lo scorrimento viscoso del materiale, ma tali da consentire mobilità ai tratti di catena tra due punti di vincolo. Lo stiro del materiale provoca un facile movimento relativo e sgrovigliamento delle molecole, che continuano ad allungarsi per effetto di debole sollecitazione fino a che queste raggiungono una situazione di allineamento quasi completo. La rimozione della sollecitazione consente il ritorno delle molecole alla conformazione raggomitolata e aggrovigliata casuale iniziale con recupero pressoché totale della deformazione. Esempi di elastomeri sono costituiti dal neoprene, dal buna-S e dal buna-N
Fibre
Le fibre sono caratterizzate da alta resistenza e alto modulo di elasticità: tali caratteristiche sono dovute a forti forze intermolecolari come il legame a idrogeno che contribuiscono alla struttura cristallina.
Le proprietà delle fibre tessili sono infatti determinate dalla loro struttura chimica, dal grado di polimerizzazione, dall’orientamento delle molecole, dal grado di cristallinità, dalla densità e dal collegamento trasversale tra le singole molecole.
Si tenga conto che il prodotto ottenuto dalla reazione di polimerizzazione non possiede le caratteristiche di una fibra che diventa tale a seguito di operazioni di filatura e di stiro. Esempi di fibre sono quelle acriliche, poliammidiche, poliviniliche, poliuretaniche, polipropileniche, poliestere.
Polimeri termoplastici
I polimeri termoplastici hanno forze intermolecolari intermedie tra quelle presenti negli elastomeri e quelle presenti nelle fibre. Sono costituiti da lunghe catene lineari unite tra loro da forze di Van der Waals.
Il riscaldamento di polimeri termoplastici ne provoca il rammollimento quando l’energia termica assorbita si avvicina alla forza di Van der Waals che tiene unite le catene polimeriche lineari e un ulteriore riscaldamento ne provoca la fusione. Le catene, infatti, non essendo più unite da tali forze si allontanano. Raffreddando un polimero termoplastico rammollito esso ritorna allo stato di partenza e tale processo può essere reiterato più volte.
I polimeri termoplastici con catene semplici sono cedevoli e soggetti a stiramento quando sono sottoposti a carico. Al contrario in presenza di ramificazioni il polimero risulta più rigido.
Nei polimeri termoplastici un idoneo solvente è in grado di allontanare le catene polimeriche tenute unite le une alle altre solo da legami deboli . Esempi di polimeri termoplastici sono costituiti dal polietilene, polivinilcloruro, polistirene.
Polimeri termoindurenti
I polimeri termoindurenti presentano lunghe catene polimeriche unite da veri e propri legami chimici trasversali.
I polimeri termoindurenti, per la presenza di un maggior numero di legami chimici trasversali rispetto agli elastomeri sono stabili al calore e non fondono ed inoltre non sono particolarmente influenzati dalle basse temperature perché i legami trasversali impediscono la cristallizzazione e, essendo caratterizzati da una fitta rete di legami trasversali, risulta difficile una loro solubilizzazione.
Nei polimeri termoindurenti le proprietà meccaniche dipendono dal numero di legami trasversali quindi si va da prodotti semiflessibili a prodotti rigidi. Esempi di polimeri termoindurenti sono la bachelite, le resine epossidiche, le resine urea-formaldeide.