ELASTOMERI TERMOPLASTICI

Tutti sappiamo che gli elastomeri sono fantastici. La reticolazione rende possibile tutto ciò. I polimeri reticolati però non possono essere riciclati facilmente. Per questo, con l'intento di evitare alla terra di diventare una discarica gigante abbiamo scoperto un nuovo materiale, l'elastomero termoplastico. L'idea che sta dietro all'elastomero termoplastico è la nozione di reticolazione reversibile.

I normali polimeri reticolati non possono essere riciclati perché non fondono. Non fondono perché la reticolazione lega insieme tutte le catene, impedendo al materiale di fluire.

Ecco dove diventa utile la reticolazione reversibile. Le reticolazioni normali sono costituite da legami covalenti che legano chimicamente le catene polimeriche in una sola molecola. La reticolazione reversibile utilizza legami non covalenti, o interazioni secondarie per legare insieme le catene polimeriche. Questa interazione comprende il legame idrogeno ed il legame ionico.

Il bello dell'utilizzo delle interazioni non covalenti per formare le reticolazioni è che quando il materiale viene riscaldato, i reticoli vengono spezzati. In questo modo il materiale può essere lavorato e, cosa ancora più importante, può essere riciclato. Quando si raffredda nuovamente, ile reticolazioni si riformano.
 
 

Ionomeri

Gli ionomeri fanno parte dei copolimeri. Sono copolimeri nei quali una piccola parte delle unità ripetitive presenta dei gruppi ionici sostituenti. Non molte, solo alcune. Normalmente la catena polimerica principale non è polare. Ricordiamo tutti la regola, i simili dissolvono i simili. Anche qui vige questa regola. Le catene principali non polari si raggruppano ed i gruppi sostituenti ionici polari si raccolgono in domini. Per quanto il dominio di gruppi ionici, cosi snob, voglia separarsi completamente dalle catene principali non polari, non ci riesce. Ricordate, sono praticamente attaccati alle catene principali. Alla fine quindi questi domini di gruppi ionici servono a tenere unite le catene principali, proprio come in una normale reticolazione.
 
 

Tranne che per una piccola differenza. Se cerchiamo, solo per divertimento, di scaldare questi ionomeri, succede qualche cosa di eccezionale ed abbastanza utile. I domini ionici si rompono. Quando le molecole si riscaldano si muovono ancora di più. Questo movimento di molecole è in effetti il calore stesso. Spostandosi qua e la in questo modo ad alte temperature è difficile per i gruppi ionici rimanere uniti nei loro piccoli domini, quindi si rompono. Gli ionomeri hanno perso la loro reticolaione e possono essere lavorati e riciclati proprio come un normale polimero. Raffreddandoli nuovamente i domini ionici si riformano e si ottiene nuovamente un polimero reticolato. Fantastico, non vi pare?

Copolimeri a blocchi

E' possibile ottenere un elastomero termoplastico in un altro modo. Questo altro metodo viene detto copolimero a blocchi. Un copolimero è un polimero formato da più di un tipo di monomero, ossia, formato da due o più comonomeri. Un copolimero a blocchi è un copolimero nel quale i comonomeri rimangono separati in lunghe sezioni della catena polimerica principale. Ogni sezione, detta a blocchi, assomiglia in un certo senso ad un omopolimero.
 
 

Un elastomero termoplastico molto comune, un copolimero a blocchi, è la gomma SBS. SBS sta per stirene-butadiene-stirene poiché SBS è formato da una corta catena di polistirene, seguita da una lunga catena di polibutadiene, seguita da un'altra corta catena di polistirene. Se dovessimo disegnare una catena di SBS, si presenterebbe così.
 
 

E' ora che sappiate, ragazzi, un piccolo segreto: i polimeri diversi non si mescolano molto bene. Ricordate la vecchia regola " i simili dissolvono i simili"? Ecco i polimeri sono ancora più snob di quelle piccole molecole. E' molto difficile mischiare due polimeri diversi, anche quando sono simili. Questo vale sia per i blocchi del nostro SBS sia per qualsiasi altro polimero. I blocchi di polistirene tendono ad unirsi tra loro così come i blocchi di polibutadiene. I domini formati dai blocchi di polistirene tengono insieme i blocchi di polibutadiene. Ricordate ogni blocco di polibutadiene ha un dominio di polistirene ad ogni estremità, ed i diversi blocchi di polistirene della stessa molecola di SBS non sono necessariamente sempre nello stesso dominio. Questo significa che i diversi domini di polistirene verranno legati insieme dai blocchi di polibutadiene.
 
 

I domini di polistirene agiscono come reticolazione per i blocchi di polibutadiene. Proprio come i gruppi ionici degli ionomeri, i domini di polistirene si rompono quando la gomma SBS viene riscaldata, in questo modo può essere processato e riciclato come un polimero non reticolato.

E' più facile di quanto sembri.

Si può anche ottenere un elastomero termoplastico usando un copolimero a blocco formato da un solo tipo di monomero! Lo so che non ha molto senso, un copolimero con un solo tipo di monomero, ma è così. Si può ottenere il polipropilene nel quale si trovano blocchi con diversa tatticità. Si può ottenere un polipropilene con blocchi atattici ed isotattici usando la polimerizzazione catalizzata da metalloceni, come questo:
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I blocchi si separano proprio come nella gomma SBS. Si separano perché i blocchi isotattici formano cristalli, ma i blocchi atattici sono amorfi. Il risultato assomiglia a ciò che è rappresentato nella figura a destra. Si comporta come un elastomero per lo stesso motivo per cui si comporta così la gomma SBS.

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