Omopolimero vs copolimero: comprensione delle classificazioni dei polimeri

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