Polimeri

Question 1

Tutti i polimeri termoindurenti sono materiali estremamente rigidi a temperatura ambiente. (v/f)

Answer 1

Falso, per esempio ci sono le gomme in poliuretano espanso

Question 2

A pesi molecolari alti e I.P. bassi (indice di Polidispersità) che polimeri corrispondono e quali proprietà hanno?

Answer 2

A pesi molecolari alti e I.P. (indice di Polidispersità) bassi corrispondono polimeri con elevate proprietà meccaniche (es. resistenza all’impatto) ed alte viscosità allo stato fuso

Question 3

Le unità ripetitive sono:

Answer 3

Sono le strutture molecolari che si ripetono n volte in una macromolecola.

Question 4

I polimeri termoindurenti da quali macromolecole sono costituiti?

Answer 4

Tutti i polimeri termoindurenti sono costituiti da macromolecole reticolate

Question 5

Se l’Indice di Polidisperistà di un polimero ha valori molto maggiori di 1, ad esempio 30-40, significa che:

Answer 5

Il polimero avrà nel complesso caratteristiche meccaniche scarse e bassa viscosità da fuso.

Question 6

Tutti i polimeri termoindurenti hanno temperature di fusione molto alte, generalmente superiori ai 300°C. (v/f)

Answer 6

Falso

Question 7

Quali forze attrattive normalmente si instaurano tra le macromolecole in un polimero amorfo?

Answer 7

In un polimero amorfo tra le macromolecole si instaurano normalmente forze attrattive deboli quali, ad esempio, dipolo-dipolo o dipolo indotto-dipolo istantaneo.

Question 8

Pesi molecolari bassi e I.P. alti a quali polimeri corrispondono?

Answer 8

corrispondono polimeri con basse proprietà meccaniche (infragilimento), elevati ritiri e distorsioni durante le lavorazioni da fuso, basse viscosità allo stato fuso

Question 9

L’Indice di Polidispersità (I.P.) é:

Answer 9

È una indicazione della uniformità della distribuzione dei pesi molecolari.

Question 10

Un polimero termoplastico, se portato ad una temperatura di 200°C inferiore alla temperatura di transizione vetrosa (Tg), riconfigurerà le sue macromolecole diventando, irreversibilmente, un termoindurente. (v/f)

Answer 10

Falso, non può traformarsi

Question 11

I termoindurenti rigidi a temperatura ambiente, ad es. le resine epossidiche usate come matrici per i compositi, hanno temperature di fusione (Tm) molto elevate, generalmente superiori ai 300°C (v/f)

Answer 11

Falso, fondono anche a basse temperature

Question 12

I materiali termoindurenti devono essere formati nella loro geometria finale prima che il processo di reticolazione raggiunga il gel-time. (v/f)

Answer 12

Vero

Question 13

Le gomme vulcanizzate con cui sono realizzati gli pneumatici sono dei polimeri termoindurenti con Tg (temperatura di transizione vetrosa) molto al di sotto della temperatura ambiente. (v/f)

Answer 13

Vero

Question 14

Gli elastomeri vulcanizzati possono essere ciclicamente fusi e stampati senza perdere le loro caratteristiche meccaniche. (v/f)

Answer 14

Falso, Per esempio le gomme dell’auto non vengono reciclate anche per questo motivo

Question 15

Poniamo una gomma vulcanizzata ad una temperatura di molto inferiore alla sua Tg (temperatura di transizione vetrosa) ad esempio 100°C sotto la Tg. Deformando il pezzo fino a rottura si avrà:

Answer 15

una rottura fragile.

Question 16

I termoindurenti hanno temperatura di transizione vetrosa (Tg)?

Answer 16

Si come tutti i materiali sono sensibili alle temperature (cambiano le proprietà)

Question 17

La forma finale di un oggetto realizzato in materiale termoindurente deve essere ottenuta in una determinata fase del processo di reticolazione. Si deve dare forma alla massa di reazione:

Answer 17

prima che la massa di reazione raggiunga il gel-time.

Question 18

Nei polimeri amorfi le macromolecole sono reciprocamente vincolate da due tipologie di interazione, quali ?

Answer 18

a) le interazioni deboli tra macromolecole

b) la formazione di “entanglemets”.

Question 19

I polimeri completamente amorfi portati ad una temperatura di 10°C sopra la Tg passano immediatamente allo stato liquido con viscosità molto basse. (v/f)

Answer 19

Falso, i materiali amorfi hanno un lungo intervallo di rammolimento

Question 20

Cosa succede sopra la temperatura di Transizione vetrosa (Tg) nei polimeri semicristallini ?

Answer 20

La fase amorfa perde rigidità. Tuttavia, la presenza della fase cristallina, agendo come rinforzo, preserva in parte le proprietà meccaniche del materiale fino al raggiungimento della temperatura di fusione della fase cristallina.

Question 21

Nei polimeri semicristallini le macromolecole sono reciprocamente vincolate da tre tipologie di interazione, quali?

Answer 21

a) le interazioni deboli tra macromolecole
b) la formazione di “entanglements”
c) la compartecipazione alle strutture lamellari degli sferuliti.

Question 22

Durante il processo di filatura e stiro le macromolecole sono orientate lungo l’asse di stiro. Il gradiente di orientazione delle macromolecole dipende da:

Answer 22

dalla rigidità delle macromolecole: più sono rigide, più si orientano parallelamente alla direzione di stiro.

Question 23

Da cosa sono costituite le lamelle degli sferuliti?

Answer 23

sono costituite da macromolecole ripiegate su se stesse che allineano brevi segmenti di catena lungo l’asse perpendicolare alle facce delle lamelle

Question 24

Da cosa è costituito uno sferulita?

Answer 24

Uno sferulita è costituito da un insieme di lamelle che crescono a partire da un centro di nucleazione, generando una struttura a simmetria sferica. Ciascuna lamella è separata dalle altre da una fase amorfa.

Question 25

A cosa è dovuto il recupero della deformazione viscosa in un polimero ?

Answer 25

è dovuto alla tendenza delle macromolecole a tornare, dopo allungamento sotto carico, alla configurazione detta di "gomitolo statistico".

Question 26

Il comportamento viscoelastico di un polimero si manifesta se sono soddisfatte contemporaneamente due condizioni, quali?

Answer 26

1) il polimero si trova ad una temperatura attorno alla Tg o superiore 2) il carico o deformazione sono applicati per tempi relativamente lunghi

Question 27

Da cosa sono costituiti i materiali polimerici (in generale)?

Answer 27

I materiali polimerici sono costituiti da quelle che noi chiamiamo macromolecole: molecole con un elevatissimo numero di atomi legati tra loro con legami covalenti.

Question 28

Da cosa dipendono le proprietà chimico-fisiche dei materiali polimerici ?

Answer 28

principalmente per i seguenti fattori: * Tipo e disposizione degli atomi che formano la catena * Caratteristiche geometriche della catena * Lunghezza e massa molecolare * Disposizione di più catene nello spazio

Question 29

Cos'è il gomitolo statistico?

Answer 29

sono le macromolecole che tendono ad aggrovigliarsi

Question 30

Da cos'é definito il peso molecolare di un materiale polimerico?

Answer 30

Il peso molecolare del materiale polimerico è definito dalla media dei pesi molecolari delle singole molecole.

Question 31

Cos'è l'indice di Polidisperistà? Cosa succede se il valore è elevato?

Answer 31

È il rapporto tra i pesi molecolari medi ponderale/numerico. Il rapporto che costituisce l'I.P. sarà senz'altro ≥ 1. Più grande è l’I.P. più ampia è la distribuzione dei pesi molecolare, peggiore è la qualità generale del polimero.

Question 32

Spiega cosa sono gli entanglements?

Answer 32

entanglement → nodi I legami tra le macromolecole sono deboli. Ma immaginiamoci le macromolecole come degli spaghetti, presi singolarmente sono molli e deboli. Ma se messi tutti assieme e mischiati questi si annoderanno fra loro e si incolleranno grazie all'amido, creando una massa solida e unica. I nodi sono gli entanglement e l'amido simulerebbe il legame debole.

Question 33

Cos'è un materiale termoplastico?

Answer 33

I polimeri termoplastici sono costituiti da grovigli (amorfi o semi-cristallini) di macromolecole lineari o ramificate che, nell’intervallo di temperatura di esercizio, sono solidi. Tuttavia, se sottoposti a riscaldamento, eventualmente in combinazione con sforzi di taglio (melt processing), le macromolecole acquistano mobilità e possono scivolare le une sulle altre, mostrando il comportamento di un fluido. Questo processo non modifica la struttura chimica delle macromolecole, che una volta raffreddate tornano solide. Sono materiali che se scaldati fondono, e se raffreddati tornano come prima.

Question 34

Cos'è un materiale termoindurente?

Answer 34

Materiali che una volta induriti non possono più essere fusi. Processo irreversibile. Nei materiali termoindurenti le macromolecole sono reciprocamente vincolate da legami chimici covalenti (reticolazioni), che impediscono lo scorrimento delle macromolecole. Pertanto, anche se sottoposto ad ulteriore fase di riscaldamento, un materiale termoindurente non potrà trasformarsi in una massa fusa.

Question 35

Come risultano al tatto/vista i materiali termoindurenti?

Answer 35

Una volta terminato il processo di reticolazione (cura) i materiali polimerici termoindurenti possono risultare sia materiali rigidi (es. resine epossidiche, fenoliche) sia materiali flessibili (es. schiume poliuretaniche, gomme vulcanizzate).

Question 36

Descrivi un polimero allo stato amorfo

Answer 36

I polimeri allo stato amorfo sono quelli che presentano una struttura disordinata a lungo raggio, lontana dall'ordine geometrico che caratterizza la disposizione delle macromolecole dei polimeri semicristallini. Polimeri completamente amorfi allo stato solido sono costituiti da macromolecole disposte nello spazio con avvolgimenti casuali

Question 37

Siega cos'é la temperatura di transizione vetrosa (Tg)?

Answer 37

La temperatura di transizione vetrosa Tg è quella temperatura che definisce il passaggio tra lo stato solido amorfo vetroso e lo stato solido amorfo gommoso.

Question 38

Perchè si creano solo polimeri semi-cristallini?

Answer 38

La cristallizzazione dal fuso dei materiali macromolecolari non è mai totale per cui i polimeri sono considerati materiali semicristallini. (non ci sono cristalli perfetti)

Question 39

Quali sono le due fasi di cristallizzazione nei polimeri semi cristallini?

Answer 39

Nucleazione e Crescita.

Question 40

Spiega il processo di nucleazione

Answer 40

La nucleazione: fenomeno che si verifica quando ha inizio un raffreddamento, anche limitato, che porta ad una situazione di ordine in una zona che diventa il punto di partenza della futura cristallizzazione. La creazione di un nucleo stabile è dovuta all'organizzazione delle catene polimeriche che si dispongono parallele le une alle altre per effetto delle interazioni intramolecolari, costituendo dele strutture parzialmente ordinate chiamata lamelle. In genere ogni catena polimerica fa parte di più di una lamella, queste risultano legate tra loro da legami covalenti.

Question 41

Elenca brevemente tutti i passaggi della cristallizzazione di un materiale

Answer 41

- Il materiale si raffredda - Parte la nucleizzazione - Le lamelle si organizzano in strutture complesse, chiamate sferuliti - Lo sferulita contiene un insieme di cristalliti lamellari - La crescita si arresta quando sferuliti diversi si incontrano

Question 42

A cosa serve l'orientazione preferenziale delle macromolecole? Di quali processi si parla?

Answer 42

L'orientazione induce un miglioramento nelle proprietà meccaniche lungo la direzione di stiro. I processi di estrusione, di filmatura e, su tutti, la filatura, inducono orientazioni preferenziali progressivamente più elevate.

Question 43

A cosa servono gli aditivi stabilizzanti?

Answer 43

Riducono il degrado termico dei polimeri durante il processo di trasformazione.

Question 44

A cosa servono gli aditivi fluidificanti/lubrificanti?

Answer 44

Incrementano la scorrevolezza del materiale allo stato fuso permettendo la realizzazione di particolari a parete sottile.

Question 45

A cosa servono gli aditivi plastificanti?

Answer 45

Costituiti da esteri monomeri o polimerici a bassa-media massa molecolare, vengono impiegati sotto forma di liquidi oleosi per abbassare il punto di fusione delle plastiche, rendendole inoltre più flessibili ed elastiche.

Question 46

A cosa servono gli aditivi schiumanti/espandenti ?

Answer 46

Sostanze chimiche che opportunamente miscelate al materiale plastico si decompongono formando dei gas (anidride carbonica, azoto, ecc.) durante il processo di formatura o gelifica a caldo. Il gas "disciolto" nel polimero crea delle bolle creando una struttura cellulare.

Question 47

A cosa servono gli aditivi antistatici ?

Answer 47

Si tratta prevalentemente di sostanze tensioattive, capaci di orientarsi nel polimero con la parte lipofila verso l’interno e la parte idrofila verso l’esterno contribuendo al-la formazione d’un sottile strato ionizzato in superficie in presenza di vapore acqueo nell’atmosfera. Questo meccanismo riesce a ridurre la resistenza elettrica superficiale.

Question 48

A cosa servono gli aditivi antinvecchiamento ?

Answer 48

L'esposizione ad agenti ambientali quali calore, ossigeno, acqua e luce UV provoca nella maggior parte dei materiali plastici un deterioramento delle proprietà meccaniche. Al fine di ritardare questi processi termo- e foto-ossidativi è necessario utilizzare degli specifici additivi che attenuano l'azione di questi agenti.

Question 49

A cosa servono gli aditivi ritardanti alla fiamma ?

Answer 49

Gli articoli destinati all'industria dell'automobile e dell'elettrotecnica nonché all’edilizia devono sottostare a severe normative per quanto riguarda il comporta-mento dei materiali in caso di incendio. Gli additivi impiegati hanno il potere di inibi-re la combustione formando uno strato inerte sulla superficie plastica o attraverso reazioni chimiche che generano acqua e/o assorbono calore.

Question 50

A cosa servono gli aditivi coloranti e pigmenti ?

Answer 50

Possono venir impiegati sia dei pigmenti organici o inorganici dispersi nella matrice polimerica come pure dei coloranti che si disciolgono nel materiale plastico.

Question 51

A cosa servono gli aditivi cariche e rinforzi ?

Answer 51

Dalle classiche masse da stampaggio a base di resine fenoliche (Bakelite) alle più recenti e performanti masse termoplastiche, le cariche non hanno mai avuto esclusivamente funzione di riempitivo (riduzione dei costi), ma bensì sono essenziali al fine di migliorare da un lato la lavorabilità e dall’altro le proprietà meccaniche e la resistenza termica.

Question 52

Come iniziano tutti i processi di lavorazione dei materiali termoplastici?

Answer 52

Scaldandoli fino a raggiungere una fase in cui il materiale risulta malneabile e gommoso

Question 53

Quali prodotti si ottengono per estrusione?

Answer 53

produzione in continuo di tubi, fogli e barre;

Question 54

Quali prodotti si ottengono per filatura ?

Answer 54

produzione di filamenti con cui produrre fibre e tessuti | sintetici;

Question 55

Quali prodotti si ottengono per stampaggio?

Answer 55

oggetti dalle forme e dimensioni più disparate, | che possono andare dalle punte delle penne a sfera fino ai paraurti per autocarri

Question 56

Quali prodotti si ottengono per calandratura ?

Answer 56

fogli di materiale plastico di grandi dimensioni

Question 57

A cosa serve il processo di ricoprimento ?

Answer 57

a depositare un sottile strato di polimero sulla superficie di un substrato, a scopo estetico o protettivo o tecnologico.

Question 58

Cos'è lo stiro (nella filatura) ?

Answer 58

Lo stiro è un processo meccanico ottenuto tramite una differenza tra velocità di estrusione e la velocità di raccolta, che risulta maggiore. Durante tale operazione si ha la formazione di strutture cristalline orientate longitudinalmente, le quali conferiscono al filo una migliore resistenza alla trazione (tenacità) a scapito dell'allungamento.

Question 59

Da quali fattori dipende il comportamento di un polimero soggetto a test visco-elastico?

Answer 59

- dalla temperatura a cui si trova, in relazione alla sua temperatura di transizione vetrosa Tg - dal tempo impiegato per la deformazione.

Question 60

Il modello di Kelvin non può essere utilizzato nel caso del rilassamento dello sforzo?

Answer 60

no, in quanto non può essere deformato istantaneamente per raggiungere la deformazione da mantenere costante.

Question 61

Che tipo di comportamenti può avere un materiale polimerico soggetto a sforzo ?

Answer 61

- il comportamento meccanico di un solido elastico | - o di un liquido viscoso

Question 62

Spiega il comportamento meccanico di un solido elastico

Answer 62

applicando uno sforzo si ottiene prima una deformazione e poi un ritorno elastico quando si annulla lo sforzo

Question 63

Spiega il comportamento meccanico di un liquido viscoso

Answer 63

applicando uno sforzo si ottiene una deformazione permanente anche quando termina l'applicazione della forza stessa

Question 64

Si consideri il modello di Maxwell in caso di prova di creep (applicazione di un carico per tempi lunghi), cosa succede a un provino?

Answer 64

Il modello prevede che il sistema si deformi istantaneamente in modo elastico, per poi continuare a deformarsi con comportamento viscoso.

Question 65

il modello Kelvin-Voigt per il comportamento viscoelastico dei polimeri, applicato ad una prova di creep, cosa prevede una volta che viene rimosso il carico?

Answer 65

Il modello prevede che una volta rimosso il carico, il materiale non riprenda la forma iniziale a causa del freno viscoso, che impedisce alla molla di ritornare alla posizione iniziale.