Comprendere le differenze tra omopolimeri e copolimeri è essenziale per selezionare il materiale appropriato per lo stampaggio a iniezione. In questo articolo approfondiremo le caratteristiche, le proprietà e le applicazioni sia degli omopolimeri che dei copolimeri, fornendo approfondimenti su come queste classificazioni dei polimeri influenzano la selezione e le prestazioni dei materiali.
Cos'è l'omopolimero
Un omopolimero è un tipo di polimero costituito da una singola unità monomerica ripetitiva nella sua struttura a catena. In altre parole, è costituito da molecole monomeriche identiche legate insieme in modo covalente per formare una lunga catena polimerica.
- Un omopolimero ha un tipo di monomero: AAAAAA
Quali sono i diversi tipi di omopolimeri?
Alcuni esempi chiave di omopolimeri includono:
- Cloruro di polivinile (PVC) – ottenuto da unità ripetitive di cloruro di vinile
- Polietilene (PE) – costituito da unità ripetitive di etilene
- Polietilene ad alta densità (HDPE) – un tipo di polietilene con maggiore densità e cristallinità
- Polipropilene (PP) – costituito da unità ripetitive di propilene
- Policarbonato – costituito da unità ripetitive di bisfenolo A e fosgene
- Poliestere – costituito da unità ripetitive di un monomero estere
- Nylon 6 – costituito da unità ripetitive di caprolattame
- Nylon 11 – costituito da unità ripetitive di acido 11-amminoundecanoico
- Politetrafluoroetilene (PTFE) – costituito da unità ripetitive di tetrafluoroetilene
- Polistirene – costituito da unità ripetitive di stirene
- Poliacrilonitrile – costituito da unità ripetitive di acrilonitrile
- Nylon 6,6 – costituito da unità ripetitive formate dalla condensazione di esametilendiammina e acido adipico
Cosa sono i copolimeri?
Un copolimero è un tipo di polimero derivato da più di una specie di monomero. In altre parole, i copolimeri sono realizzati mediante copolimerizzazione – la polimerizzazione di due o più diversi tipi di monomeri insieme in un’unica catena polimerica.
- Un copolimero ha due o più monomeri legati insieme: ABABAB
Quali sono i diversi tipi di copolimeri?
Alcuni esempi chiave di copolimeri includono:
- Gomma stirene butadiene (SBR) - un copolimero casuale costituito da monomeri di stirene e butadiene
- Acrilonitrile butadiene stirene (ABS) - un terpolimero costituito da monomeri di acrilonitrile, butadiene e stirene
- Acetato di etilene-vinile (EVA) – un copolimero casuale di etilene e acetato di vinile
- Polietilene-vinil acetato (PEVA) – un copolimero di etilene e vinil acetato
- Gomma nitrilica: un copolimero casuale di acrilonitrile e butadiene, utilizzato in guanti e guarnizioni monouso
- Copolimero stirene-acrilonitrile (SAN) - un copolimero alternato di stirene e acrilonitrile
- Nylon 6,6 – un copolimero alternato di esametilendiammina e acido adipico
- Acido poli(lattico-co-glicolico) (PLGA) – un copolimero di acido lattico e acido glicolico
- Polistirene ad alto impatto (HIPS) - un copolimero ad innesto di polistirene e polibutadiene
- Stirene-isoprene-stirene (SIS) – un copolimero a blocchi
Qual è la differenza tra omopolimero e copolimero?
La differenza fondamentale è che l'omopolimero contiene solo un tipo di monomero che si ripete in una struttura semplice, mentre il copolimero incorpora due o più monomeri diversi, portando a strutture più complesse e proprietà combinate. La scelta tra loro dipende dai requisiti specifici dell'applicazione.
Gli omopolimeri hanno generalmente livelli di cristallinità più elevati, con conseguenti proprietà meccaniche superiori a breve termine, tra cui rigidità, resistenza alla trazione, resistenza all'impatto e resistenza allo scorrimento iniziale.
D'altro canto, i copolimeri mostrano una migliore resistenza all'ossidazione e una migliore resistenza allo scorrimento viscoso e alla rottura a lungo termine.
I copolimeri, con la loro cristallinità inferiore, offrono vantaggi in termini di stabilità dimensionale, minore attrito e ridotta usura.
Sebbene gli omopolimeri abbiano un minore assorbimento di umidità, i copolimeri sono più resistenti all’idrolisi in acqua calda e hanno una migliore resistenza ai materiali alcalini.
Mentre gli omopolimeri hanno una temperatura di distorsione termica più elevata a causa della loro maggiore cristallinità, i copolimeri vantano temperature di uso continuo più elevate a causa della loro stabilità superiore a lungo termine.
Ecco il modulo per una facile comprensione:
| Proprietà | Copolimero | Omopolimero |
|---|---|---|
| Cristallinità | ↓ | ↑ |
| Rigidità | ↓ | ↑ |
| Resistenza alla trazione | ↓ | ↑ |
| Resistenza all'impatto | Più alto, soprattutto a basse temperature | ↓ |
| Resistenza allo scorrimento | Migliori prestazioni a lungo termine | Migliori prestazioni a breve termine |
| Resistenza alla fatica | ↓ | ↑ |
| Stabilità dimensionale | ↑ | ↓ |
| Resistenza chimica | Meglio, soprattutto agli acidi e agli alcali | ↓ |
| Resistenza all'ossidazione | ↑ | ↓ |
| Resistenza all'acqua | Meglio in acqua calda | Minore assorbimento di umidità, ma meno resistente all'idrolisi |
| Resistenza alla temperatura | Temperatura di utilizzo continuo più elevata grazie alla migliore stabilità a lungo termine | Temperatura di distorsione del calore più elevata, ma temperatura di uso continuo più bassa |
| in lavorazione | Temperatura di lavorazione inferiore e finestra di lavorazione più ampia grazie alla minore cristallinità | Finestra di lavorazione più stretta e temperatura di lavorazione più elevata grazie alla maggiore cristallinità |
| Rinforzo in fibra di vetro | Proprietà meccaniche più elevate quando riempito con vetro grazie ad un migliore accoppiamento | Proprietà meccaniche più deboli quando caricato con vetro rispetto al copolimero |
Quali sono le applicazioni degli omopolimeri e dei copolimeri?
Comprendendo le applicazioni degli omopolimeri e dei copolimeri, puoi facilmente decidere quale scegliere in una determinata situazione.
| Applicazione | Omopolimeri | Copolimeri |
|---|---|---|
| Confezione | Contenitori in plastica, borse, pellicole per alimenti e materie prime (ad es. polietilene, polipropilene) | Alcol etilene vinilico (EVOH) come strati barriera negli imballaggi alimentari; acetato di etilene-vinile (EVA) in adesivi e sigillanti |
| Medicina e Sanità | Dispositivi medici, siringhe, strumenti chirurgici, forniture mediche monouso (ad es. polipropilene, PVC) | Copolimeri biocompatibili come il PLGA in impianti medici, sistemi di somministrazione di farmaci, ingegneria dei tessuti; copolimeri a blocchi nelle medicazioni per ferite e nei dispositivi medici |
| Settore automobilistico | Interni di automobili, serbatoi di carburante, custodie per batterie, paraurti, rivestimenti interni, pannelli strumentali (ad esempio, polipropilene) | Copolimeri di etilene in guarnizioni, tubi flessibili e finiture interne per resistenza e flessibilità; copolimeri a blocchi come l’SBS nei pneumatici |
| Tessili | Fibre e tessuti per tappeti, tappezzeria, abbigliamento, corde, spago (ad es. poliestere, poliammide) | Spandex e nylon-6,6 per assorbimento dell'umidità e resistenza alla fiamma; copolimeri acrilici nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale |
| Componenti elettrici | Isolamento dei cavi, connettori, condensatori (ad es. polietilene, PTFE) | – |
| Costruzione | Tubi, raccordi, materiali isolanti, rivestimenti (ad esempio PVC) | Hot-melt a base di copolimero di etilene negli adesivi per l'edilizia e le costruzioni |
| Beni di consumo | Giocattoli, attrezzature sportive, mobili, elettrodomestici, valigeria, casalinghi (vari omopolimeri) | Copolimeri a blocchi nelle calzature, nei giocattoli e in altri beni di consumo |
| agricoltura | Tubi per l'irrigazione, balle di insilato, prodotti che trattengono l'umidità del terreno, pellicole per serre (ad es. polietilene) | – |
| Industriale | Lastre per serbatoi per acidi e prodotti chimici, tubi, imballaggi per il trasporto a rendere (vari omopolimeri) | Membrane per la separazione di gas e liquidi; emulsionanti e disperdenti |
| Materiale avanzato | – | Copolimeri a blocchi in compositi, materiali ibridi e materiali reattivi; nanostrutture autoassemblate per varie applicazioni |
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