Copolimeri a blocchi: esempi

I copolimeri a blocchi sono polimeri contenenti segmenti alternati di diverse composizioni polimeriche, collegati tra loro attraverso le loro estremità reattive.

I copolimeri sono composti ad alto peso molecolare ottenuti per polimerizzazione di due diversi tipi di monomeri. Sono classificati come copolimeri di tipo alternato, random, innestato, a blocchi

Sequenza dei monomeri

In un copolimero a blocchi una sequenza di un tipo di monomero è alternata con una sequenza dell’altro monomero come, ad esempio, -AAAAABBBBBBBAAAAABBBBBBBAAAAA-.

Vi sono anche copolimeri in cui possono essere presenti tre o quattro tipi diversi di monomeri e strutture non lineari

tipi di copolimeri
tipi di copolimeri

 

I copolimeri a blocchi sono utilizzati come elastomeri termoplastici, adesivi a caldo, rivestimento di pastiglie a lento rilascio e nella litografia per la fabbricazione di dispositivi a semiconduttori.

I copolimeri a blocchi sono generalmente amorfi, in cui, se i due blocchi polimerici sono chimicamente incompatibili, si ha separazione di fase. Si verifica una segregazione spontanea delle macromolecole differenti in diversi microdomini.

Questo fenomeno di auto assemblaggio produce la formazione spontanea di nanostrutture.

Infatti, il compromesso tra la tendenza alla separazione di fase e la connettività chimica porta alla formazione di strutture periodiche, in cui sia la periodicità che le dimensioni dei domini dipendono dalle lunghezze dei blocchi, e, quindi, dalle masse molecolari.

Si ottengono pertanto diverse morfologie in dipendenza della natura chimica dei blocchi e delle relative masse molecolari. I copolimeri a blocchi sono apparsi per la prima volta in letteratura all’inizio degli anni ’50 sotto forma di tensioattivi progettati da Wyandotte
Chemical Corporation per il riciclaggio di tessuti

Esempi

Un esempio di copolimero a blocchi è il polistirene-b-polimetilmetacrilato (PS-b-PMMA) che è ottenuto polimerizzando lo stirene. Successivamente è polimerizzato il metilmetacrilato dall’estremità reattiva delle catene di polistirene.

polistirene-b-polimetilmetacrilato
polistirene-b-polimetilmetacrilato

Tale copolimero è quello più studiato a causa della sua ampia disponibilità commerciale, delle limitate distribuzioni di ciascun blocco e delle energie di superficie paragonabili tra il polistirene e il polimetilmetacrilato.

Utilizzando processi standard e non distruttivi è possibile rimuovere il PMMA e far avvenire il cross-link del polistirene rendendo il copolimero utile per processi litografici.

Copolimero stirene-butadiene-stirene

Tra i copolimeri a blocchi più noti che a oltre 40 anni dalla loro scoperta sono ancora largamente utilizzati vi sono il copolimero stirene-butadiene-stirene (SBS) e il copolimero stirene-isoprene (SIS).

Il copolimero stirene-butadiene-stirene ha una catena costituita da una lunga catena di polistirene a cui segue una catena di polibutadiene ed infine una catena di polistirene

stirene-butadiene-stirene
stirene-butadiene-stirene

E’ un elastomero termoplastico duro e resistente tipicamente gommoso. Esso è che utilizzato nei battistrada degli pneumatici e dove viene richiesta una buona resistenza all’abrasione e all’invecchiamento.

Copolimero stirene-isoprene (SIS)

Il SIS è anch’esso un elastomero termoplastico in cui il contenuto di stirene varia dal 15 al 40% ottenuti mediante introduzione sequenziale di stirene, isoprene e stirene nel reattore.

stirene-isoprene-stirene
stirene-isoprene-stirene

Le proprietà meccaniche degli elastomeri SIS con un basso contenuto di stirene sono simili a quelle delle gomme vulcanizzate.

I copolimeri a blocchi SIS sono spesso miscelati con resine, oli e riempitivi, al fine di ottenere una modificazione delle proprietà del prodotto. In alternativa sono aggiunti ad altri polimeri termoplastici per migliorarne le prestazioni.

I copolimeri SIS sono ampiamente utilizzati in adesivi, sigillanti, materiali per guarnizioni, nastri in gomma, suole per scarpe e in prodotti bituminosi per pavimentazioni stradali e coperture.

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