Al giorno d’oggi i polimeri massiccio impiego spinge i rEcco allora che i materiali pdando vita ai tecnopolimeri.proprietà superiori, siano ess La straordinaria versatilità dad esempio: 1. nel settore aeronautic

tradizionali leghe legge2. nel settore degli elettro

polimerico non propag3. nel settore industriale

sostituzione del metalbronzine, cuscinetti e b(fino a punte di 150-16

4. nel settore dell’elettronrapidità e la semplicità

5. nel settore del merchagrande impatto otticoconferire determinati cfiniti.

Le proprietà dei tecnopolime additivazione aggiunta di cariche di

ADDITIVAZIONE

Consiste nell’aggiunta di sospolimeri. Fanno parte della categoria d stabilizzanti all’ossidaz antistatici e conduttori agenti flessibilizzanti e coloranti agenti di adesione nucleanti ritardanti la fiamma lubrificanti

Stabilizzanti all’ossidazion

Gli agenti stabilizzanti hanno impedire la decompos bloccare i radicali liber

(impiegando fenoli e a impedire o ridurre l’

(introducendo nerofum Praticamente per tutti gli impcui composizione deve esspolimero sia le esigenze di im

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GLI ADDITIVI TRASFORMANO I POLIMERI

hanno invaso praticamente tutti i settori della vita quotidiana ed il loroicercatori a sviluppare nuove proprietà od a migliorarne le esistenti. olimerici vengono sempre più frequentemente additivati con varie sostanze Quest’ultimi sono materiali che (rispetto ai polimeri standard) possiedonoe meccaniche, termiche, elettriche, tribologiche, ecc..

ei tecnopolimeri ne giustifica il largo impiego nei più disparati settori, come

o, navale e ferroviario perché i termoplastici sostituiscono gradualmente lere (grazie agli additivi antifiamma); domestici ed elettroutensili in cui, in caso di innesco di fiamma, il materiale

a la fiamma ma al contrario la inibisce; ed automotive, dove l’impiego di sostanze lubrificanti ha permesso la rapidalo con materiale plastico negli organi di scorrimento e strisciamento (qualioccole); ed il graduale aumento della resistenza a temperatura dei polimeri

0°) ha permesso l’impiego in moltissime altre applicazioni; ica, dove l’effetto schermatura EMI, fornito da alcuni additivi ,ha favorito la

di realizzazione di schede elettroniche su supporto termoplastico ndising, del fashion ed in quello dei casalinghi dove gli additivi coloranti a

(fluorescenza e metallizzazione) e gli additivi profumati, permettono diolori e odori ai prodotti, aumentando l’appeal del consumatore sui prodotti

ri possono essere modificate mediante due tipi di intervento:

rinforzo

tanze che modificano la lavorabilità, la struttura e le caratteristiche dei

egli additivi: ione e alle radiazioni ultraviolette

plastificanti

e e alle radiazioni ultraviolette

funzioni diverse: izione termica durante la lavorazione (usando per esempio sali di zinco) i e impedire l’ossidazione e la conseguente rottura delle catene polimerichemmine aromatiche) ossidazione e la degradazione dovuta alla luce e alle radiazioni UVo)

ieghi delle materie plastiche sono necessari dei sistemi di stabilizzazione, laere messa a punto tenendo presente sia le caratteristiche chimiche delpiego richieste.

Additivi antistatici e conduttori

Gli additivi antistatici sono sostanze idrofile che diminuiscono la resistenza superficiale delle materie plastiche, impedendo così l’attrazione della polvere o di altri inconvenienti derivanti dalla carica elettrostatica dovuta all’attrito. Si distinguono in agenti “temporanei” e “incorporati”: i primi tendono a migrare in superficie(o vengono riportati su di essa) ed hanno un’azione limitata nel tempo; i secondi invece mantengono il loro effetto nel tempo. Un esempio di utilizzo di antistatici si ha nel settore degli elettrodomestici (o loro componenti) che poi devono essere verniciati. Gli additivi conduttori permettono di ridurre la resisitività elettrica fino a un valore <1 Ohm*cm (comunemente i polimeri standard hanno resistività pari a circa 10^13 – 10^14 Ohm*cm). Vengono impiegati per realizzare la schermatura di emissione ad alta frequenza di apparecchiature elettriche ed elettroniche. Per attenuare l’interferenza elettromagnetica e la radio frequenza si usano fiocchi di alluminio, microfibre di acciaio, sfere e microsfere di vetro argentate, microfibre di grafite nichelata. Agenti flessibilizzanti e plastificanti

I flessibilizzanti sono agenti antiurto che vengono mescolati a materiali plastici fragili oppure incorporati chimicamente come componenti di copolimeri (aggiunta di elastomeri o di butadiene nel SAN per ABS). I plastificanti invece sono agenti che diminuiscono la rigidità alle basse temperature, le quali causano generalmente rotture fragili(??????)e difficile lavorabilità. Nella lavorazione del PVC si impiegano i plastificanti per produrre le finte pelli. Additivi coloranti

I coloranti possono essere pigmenti organici e inorganici, solubili e insolubili Generalmente gli organici conferiscono una colorazione più brillante, mentre gli inorganici sono decisamente più stabili alla luce e alla temperatura. La scelta del pigmento dipende dalla compatibilità con la materia plastica, dall’interazione con altre caratteristiche (variazione della fluidità, indurimento, proprietà elettriche, temperatura di fusione della matrice polimerica, ecc.). Negli ultimi anni i coloranti si sono evoluti per fornire colorazioni fluorescenti e metallizzazioni. Esempi di sostanze inorganiche contenute nei vari coloranti: bianco biossido di titanio 300 rosso solfuro di cadmio 300 ossido di zinco ossido di ferro rosso nero ossido di ferro nero 240 verde ossido di cromo verde 300 nerofumo blu blu cobalto giallo ossido di ferro giallo 220/260 blu oltremare ferrito di zinco metallizzato alluminio solfuro di cadmio 300 leghe rame/zinco Nota: nel 2006 entrerà in vigore la normativa europea RoHS, per la quale occorre eliminare piombo esavalente e cadmio dai coloranti, sostanze pericolose contenute in abbondanza nei coloranti rosso, giallo e verde. Agenti di adesione

Altrimenti detti “aggraffanti”, gli agenti di adesione sono impiegati nei tecnopolimeri e nei compositi per migliorare l’adesione tra matrice e carica di rinforzo. Formano ponti molecolari tra le fibre inorganiche (ad esempio le fibre di vetro) e la matrice polimerica organica. Questi agenti sono molecole che possiedono contemporaneamente gruppi funzionali idrolizzabili per l’unione al materiale inorganico e gruppi organofunzionali per la matrice polimerica.

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Agenti nucleanti

Alcune caratteristiche delle materie plastiche semicristalline (in particolar modo le resine acetaliche)sono determinate dal tipo e dalla quantità della percentuale cristallina. Gli agenti nucleanti (o germinatori) sono cariche inorganiche insolubili (ossidi di metalli, sali metallici,silicati) che influenzano la cristallinità e la struttura cristallina. Questi provocano: un rialzo della temperatura, durante il quale si avvia la cristallizzazione del fuso (solidificazione più

veloce del fuso) un aumento della velocità di crescita degli sferoliti (10 fino a 5000 micron/min) un aumento della percentuale cristallina con conseguente riduzione delle dimensioni degli sferuliti

Agenti ritardanti la fiamma

Tali agenti contribuiscono a diminuire l’infiammabilità e la combustibilità dei prodotti di materiale plasticoe sono utili in molti settori dell’elettrotecnica, della produzione di veicoli e dell’edilizia (in USA vige lanormativa UL94). Sono in grado di influenzare il meccanismo di combustione: fisicamente aumentando:

raffreddamento formazione di strato protettivo rarefazione dei gas che si formano

chimicamente

reagendo nella fase gassosa (eliminazione dei radicali forti che favoriscono il processo dicombustione) reagendo nella fase solida (formazione di uno strato di carbone o cenere)

Prodotti contenenti Cl e Br liberano, per azione della fiamma, prodotti che rendono difficile l’introduzionedi ossigeno e frenano chimicamente la reazione di combustione Composti contenenti P favoriscono la trasformazione in carbone e la formazione di croste Altre cariche(idrossido di alluminio) ritardano la fiamma, senza sviluppo di fumi perché a 200°Csviluppano vapore acqueo e CO2. Schema delle prove per la classificazione UL94 per infiammabilità

figura 1: schema di vertical burning figura 2: schema di horizontal burning (classificazione V0, V1, V2) (classificazione HB)

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Agenti lubrificanti

Gli agenti lubrificanti sono sostanze incorporate che riducono il coefficiente di attrito e che rendono lasuperficie di contatto tra due elementi di un sistema tribologico più resistente all’usura. Generalmente la lubrificazione incorporata avviene mediante tre metodi: compoundazione di lubrificanti solidi (grafite, MoS2, PTFE, fibre aramidiche) lubrificazione chimica compoundazione di lubrificanti liquidi

Tali sostanze tendono a deporre, mediante migrazione verso l’esterno, una pellicola superficialelubrificante oppure a creare una pellicola più resistente all’usura sulla superficie di contatto, esaltando leproprietà tribologiche dell’additivo. AGGIUNTE DI CARICHE DI RINFORZO

Le “cariche” non servono solo come agenti di diluizione per risparmiare resina e/o ridurre i costi macontribuiscono anche a migliorare la lavorabilità (tempi ciclo più brevi grazie all’aumentata conducibilitàtermica) e le proprietà del materiali quali la rigidità, la resistenza all’urto, la resistenza termica, laconducibilità elettrica e la stabilità dimensionale. Le cariche di forma allungata (fibre) migliorano ulteriormente la resistenza meccanica. Determinante a questo riguardo, oltre alle proprietà meccaniche degli additivi, è il loro rapporto L/D, cioèil rapporto tra la lunghezza e spessore. Gli agenti di rinforzo più usati sono: fiocchi o flakes (vetro o minerale) sfere (vetro) fibre (vetro, carbonio, aramidiche)

figura 3: schema della morfologia delle cariche

L1, L2 e D sono disomogenee L1 = L2 = D = 4 µ L1 = fino a 4 mm D = 10 µ

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