Plastiche modificate con fibre: riempitivi

Le plastiche modificate sono materiali plastici a cui sono aggiunti additivi con lo scopo ottenere migliori proprietà e ampliare le loro  applicazioni.
Le proprietà di una plastica possono essere modificate introducendo additivi o riempitivi progettati per ottenere caratteristiche specifiche.

Le plastiche modificate presentano migliori caratteristiche termiche, meccaniche, elettriche, ottiche rispetto a quelle del polimero non modificato.
Oltre ai coloranti le sostanze utilizzate per migliorare le caratteristiche di un polimero sono le cariche, gli additivi, le fibre di rinforzo, gli stabilizzanti e gli additivi per la riduzione dell’attrito.

polimerizzazione-chimicamoAd esempio, il polifenilenossido modificato con polistirene è considerato una plastica modificata fisicamente poiché la miscelazione lo rende un singolo componente omogeneo. Il polifenilenossido (PPO) è stato ottenuto per la prima volta nel 1959  presso la General Electric Company negli Stati Uniti ma è stato introdotto sul mercato nel 1960 con il marchio commerciale Noryl, resina modificata contenente oltre al PPO anche il polistirene.

La modificazione dei polimeri può essere eseguita chimicamente mediante metodi come l’innesto e la reticolazione.

Esistono infatti reazioni chimiche che portano a modificare la plastica per ottenere proprietà specifiche che possano soddisfare le particolari esigenze. Esempi sono le poliolefine ad innesto di anidride maleica, la reticolazione del polietilene, l’uso dei perossidi nell’industria tessile per migliorare le proprietà della fibra.

Le poliolefine innestate con anidride maleica sono materiali modificato chimicamente in cui i due componenti sono collegati tramite una reazione chimica.

Plastiche modificate con fibre

I polimeri rinforzati con fibre (FRP) sono materiali compositi costituiti da una matrice polimerica rinforzata generalmente con fibre di vetro, carbonio o fibre aramidiche.

Polimeri rinforzati con fibre
Polimeri rinforzati con fibre

In generale, un composito è costituito da una matrice come fase continua, un rinforzo come fase discontinua o dispersa e una regione dell’interfase  nota  come interfaccia. La scelta della matrice, del rinforzo e del processo di produzione consente di ottenere proprietà per soddisfare specifici requisiti

Le fibre aramidiche sono state le prime fibre utilizzate come rinforzo in compositi avanzati con modulo di trazione e resistenza sufficientemente elevati. Hanno proprietà meccaniche molto migliori, a parità di peso, rispetto all’acciaio e alle fibre di vetro. Esse inoltre sono intrinsecamente resistenti al calore e alla fiamma

Le plastiche modificate con fibre sono compositi utilizzati, ad esempio, in  aerei, elicotteri e veicoli spaziali, barche, navi e piattaforme offshore e ad automobili, articoli sportivi. I materiali compositi si formano combinando due o più materiali che hanno proprietà abbastanza diverse.

Il tipo di fibra di rinforzo utilizzata determina le proprietà del materiale composito. In molti casi, la resistenza delle fibre è superiore a quella dei materiali della matrice e spesso anche superiore alla resistenza alla trazione dei materiali metallici.

La densità delle fibre più comunemente utilizzate è generalmente inferiore a quella dell’alluminio, il che consente maggiori potenzialità nella progettazione di parti per costruzioni leggere.

Riempitivi che riducono attrito e abrasione

Le poliammidi, il poliossimetilene e il teflon hanno capacità autolubrificanti. Tuttavia si possono migliorare le proprietà dei polimeri utilizzando vari additivi che possono essere miscelati nella matrice polimerica.

I compositi polimerici con capacità di autolubrificazione, elevati rapporti forza-peso e flessibilità di progettazione elevata sono sempre più utilizzati in vari campi, come l’industria automobilistica e quella aerospaziale.

Tra i riempitivi che riducono attrito e abrasione utilizzati nelle plastiche modificate vie è la grafite.

La grafite è uno degli stati allotropici del carbonio che reagisce con il vapore acqueo contenuto nell’atmosfera con formazione di un film sottile che riesce a depositare su qualsiasi superficie riducendone l’attrito ed è quindi usata come lubrificante.

Un’altra sostanza utilizzata è il disolfuro di molibdeno costituito da un piano esagonale di atomi di zolfo su entrambi i lati di un piano esagonale di atomi molibdeno. Questi piani si impilano uno sopra l’altro, con forti legami covalenti tra gli atomi di molibdeno e zolfo, ma deboli forze di van der Waals tra i piani. Ciò consente loro di essere separati meccanicamente per formare fogli bidimensionali di MoS2.

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