A cura della prof.ssa C. Viscardi LA NATURA DEI POLIMERI A cura della prof.ssa C. Viscardi

PE polietilene -CH2-CH2-CH2-CH2- PP polipropilene -CH2-CH-CH2-CH- l l POLIMERO Sostanze formate da molecole a catena molto lunga Catena costituita dalla ripetizione di unità ripetitive tutte uguali Esistono da circa 60 anni, sono resistenti e innocui PE polietilene -CH2-CH2-CH2-CH2- PP polipropilene -CH2-CH-CH2-CH- l l CH3 CH3 I trattini all’estremità delle formule indicano che la molecola continua, le unità si ripetono a lungo, così riportiamo solo un tratto della molecola del polimero

-CH2-CH- POLIPROPILENE PP l CH3 FORMULA DEL POLIMERO: si scrive solo l’unità ripetitiva -CH2- POLIETILENE PE -CH2-CH- POLIPROPILENE PP l CH3 -CH2-CH- POLIVINILCLORURO PVC l Cl

I pesi molecolari di queste molecole polimeriche sono molto alti. Un polimero è un filo flessibile, le molecole del polimero essendo lunghe si intrecciano tra di loro, sono ingarbugliate in maniera casuale. DIFETTO: presenza di un’ unità ripetitiva diversa all’interno di una molecola di polimero Non c’è polimero che non abbia difetto , anche il terminale o l’inizio della catena è un difetto visto che sia l’ultima che la prima unità ripetitiva è diversa. Questi difetti sono importanti per le proprietà dei polimeri. I polimeri possono avere ramificazioni che sono difetti.

Polimeri naturali:molte sostanze naturali sono polimeri. polipeptidi: lana (cheratina) e seta (proteina formata da glicina, alanina e serina) polisaccaridi: amido, cellulosa (cotone, canapa, iuta e lino) La gomma naturale o caucciù è un polimero dell’isoprene il cui nome IUPAC è 2-metil-1,3-butadiene

Polimeri sintetici: si preparano per polimerizzazione. Devono reagire molte molecole di monomero . nM Mn dove M è il monomero e Mn è il polimero. Esistono due meccanismi di polimerizzazione: polimerizzazione a stadi Polimerizzazione a catena

POLIMERIZZAZIONE A STADI Un esempio è la reazione di policondensazione 1° stadio 2M M2 2° stadio M2 + M M3 …………. e così via Oppure: 2M2 M4

POLIMERIZZAZIONE A CATENA Un esempio di polimerizzazione a catena è la reazione di poliaddizione, cioè sparisce il doppio legame e si formano 2 legami semplici. Si forma un centro attivo che ha vita brevissima e reagisce immediatamente con altre molecole. In una reazione a catena ci sono 3 stadi: iniziazione, si forma il centro attivo, propagazione, si allunga la catena, il polimero cresce come una chiusura lampo, terminazione, non ci sono più centri attivi. I centri attivi possono essere: Radicale libero Carbocatione Carboanione

DEGRADAZIONE DEI POLIMERI - IMPATTO AMBIENTALE I polimeri sono inquinanti, perché non sono degradati dall’ambiente o meglio hanno processi di degradazione molto lenti e complessi. La degradazione avviene in più stadi che si susseguono:le prime 2 fasi richiedono la presenza di ossigeno e acqua, le molecole di polimero vengono spezzate in residui piccoli, che possono essere aggrediti dai microrganismi 1. Reazione fotochimica: avviene con la luce, si formano dei radicali liberi, molto instabili e che reagiscono velocemente con l’ossigeno dell’aria, formando radicali perossidi; 2. Ossidazione radicalica a catena : i radicali perossidi interagendo con l’acqua formano radicali ossidrilici che attaccano la molecola anche in altri siti propagando a catena la reazione di degradazione; 3. Degradazione biologica: avviene ad opera di microrganismi , il peso molecolare del polimero diminuisce e quando si arriva a catene di 40 atomi di C questi prodotti della degradazione vengono metabolizzati entrando nel ciclo di Krebs .

PERCHE’ I POLIMERI SONO INQUINANTI ? sono degradati molto lentamente; I polimeri tendono a stare in superficie, perché hanno una densità minore rispetto agli altri rifiuti, pertanto sono sempre visibili; interferiscono nelle reazioni di interscambio tra il terreno e l’atmosfera

INDUSTRIA DEI POLIMERI Nel mondo si producono 1 miliardo di tonnellate all’anno di polimeri, per fare materie plastiche, fibre e gomma. Oggi le materie plastiche si sintetizzano principalmente partendo dal petrolio a dal gas naturale. PLASTICA La materia plastica più usata è il PE. Il PP è più leggero del PE, lo si usa per i paraurti delle auto e per i pezzi degli aerei. Il PS è un polimero contenente anelli aromatici, è il polimero a più basso costo, si usa per gli imballaggi. Il PVC può essere rigido oppure flessibile come quello plastificato. Il PC è un polimero estremamente resistente all’urto, si deforma ma non si rompe (caschi). Il PMMA è caratteristico per la trasparenza (plexiglass), il suo maggior difetto è la fragilità.

PE è stato uno dei primi polimeri immessi sul mercato (anni ‘30) è stato scoperto per caso; Non interagisce con niente, perché è un alcano saturo, non inquina gli alimenti, Lo si usa per rivestire i fili elettrici, perché è un buon isolante. LDPE: PE a bassa densità con difetti è pieghevole HDPE: PE ad alta densità privo di difetti è rigido

PROPRIETÀ DELLA PLASTICA LEGGERA INERTE SICURA ECONOMICA VERSATILE

FIBRE SINTETICHE IL NYLON è stato realizzato in America durante la II guerra mondiale Ricorda la struttura della seta (polimero naturale) Il PET si usa per fare il pile, le tende e i rivestimenti dei divani La fibra ACRILICA è nata negli anni ‘80 e si usa per sostituire la lana.

CHE FINE POSSONO FARE LE MATERIE PLASTICHE ? SMALTIMENTO PRODUZIONE DI ENERGIA RICICLO

RICICLO ….. è più teorico che pratico perché richiede: selezione: si deve avere un certo polimero, è importante la raccolta differenziata; il polimero deve essere lavato prima di fonderlo; il processo di riscaldamento e raffreddamento deve essere realmente reversibile; la plastica che si ottiene dal riciclo è plastica di scarsa qualità. Il PS non viene mai riutilizzato, perché costa meno farlo che riciclarlo. il PE e il PET vanno bene per il riciclaggio: il PE non si mescola con niente, quindi si ricicla un polimero puro; mentre il PET ad alto PM lo si ricicla come PET a basso PM per ottenere le fibre (pile).

PRODUZIONE DI ENERGIA INCENERITORE La plastica brucia se utilizziamo T e P alte. Gli scarichi degli inceneritori sono solo CO2 e H2O se utilizziamo le giuste condizioni di O2 e la combustione è completa senza prodotti secondari. Il contenuto energetico della plastica può aiutare a risparmiare carbone, petrolio e gas combustibile. Un inceneritore dotato di tecnologia all’avanguardia produce meno danni alla salute rispetto all’impianto medio a gas, a petrolio e carbone.

SMALTIMENTO …… vuol dire mandarli in discarica Essendo leggeri tendono a rimanere in superficie, bisognerebbe triturarli e mescolarli con materiali più pesanti. La plastica sporca deve essere per forza smaltita in discarica. Si potrebbe velocizzare la degradazione del polimero aggiungendo sostanze in grado di promuovere la formazione di radicali liberi, ma la produzione di questi materiali è costosa e inquinante. Un polimero biodegradabile è l’amido, che si può utilizzare per produrre plastica biodegradabile.