Vinilesteri

I vinilesteri sono resine appartenenti ai poliesteri dotati di elevate proprietà meccaniche, tenacità e eccellente stabilità termica. Hanno inoltre resistenza chimica grazie all’assenza, nella parte terminale della loro struttura, di gruppi reattivi come il gruppo alcolico -OH o il gruppo carbossilico -COOH.

Sono resine termoindurenti e presentano alcune caratteristiche comuni con i poliesteri insaturi e caratteristiche strutturali simili a quelle degli epossidi. Introdotte per la prima volta nel 1960 dalla Shell Chemicals con il nome di Epocrgl combinano la tenacità delle resine epossidiche con la più semplice lavorabilità e la polimerizzazione a temperature più basse dei poliesteri.

I vinilesteri hanno un’eccellente resistenza all’acqua, ai solventi organici e agli alcali, ma meno resistenza agli acidi rispetto ai poliesteri e sono utilizzate in rivestimenti, adesivi e in formulazioni composite rinforzate con fibre

Sintesi dei vinilesteri

Il precursore utilizzato nella sintesi dei vinilesteri è il bisfenolo A diglicidil etere (DGEBA), liquido viscoso a 25°C tipicamente usato nella produzione di resine epossidiche e policarbonati per imballaggi alimentari. Il bisfenolo A diglicidil etere si ottiene dall’O- alchilazione del bisfenolo A con epicloridrina.

L’epicloridrina è nome comune del clorometilossirano, composto organico clorurato derivato dell’ossido di propilene utilizzata, oltre che nella produzione delle resine epossidiche, anche per la produzione di glicerolo, di elastomeri, tensioattivi, plastificanti, coloranti, prodotti farmaceutici, emulsionanti, lubrificanti e adesivi.

È inoltre usata come solvente per resine, gomme, cellulosa, esteri, vernici, nell’industria della carta e dei farmaci e come fumigante per gli insetti.

I vinilesteri sono ottenuti dalla reazione tra il bisfenolo A diglicidil etere (DGEBA) con acidi insaturi come l’acido metacrilico, l’acido acrilico, l’acido crotonico e l’acido cinnamico. La reazione di reticolazione dei vinilesteri procede mediante polimerizzazione radicalica con perossidi organici e idroperossidi come iniziatori, che vengono generalmente utilizzati per accelerare la formazione di radicali liberi.

La velocità della reazione di polimerizzazione dipende dalla temperatura e dalla concentrazione del monomero e dell’iniziatore, che vengono stabilite prima della polimerizzazione.

Sintesi verde dei vinilesteri

La sintesi tradizionale dei vinilesteri comporta l’uso di derivati di combustibili fossili, quello del bisfenolo A, classificato come cancerogeno, mutageno e tossico per la riproduzione

Le preoccupazioni legate all’esaurimento delle risorse di combustibili fossili, la domanda di protezione della salute e del benessere del pianeta, hanno suscitato un notevole interesse nella produzione di materiali polimerici da risorse rinnovabili alternative secondo i dettami della Chimica verde.

Sostanze di origine biologica hanno, infatti il potenziale per essere utilizzate per la preparazione di materiali termoindurenti, comprese le resine i vinilesteri con prestazioni paragonabili o migliori rispetto a quelli ottenuto da derivati del petrolio.

Recentemente sono stati sviluppati quindi molti metodi rispettosi dell’ambiente per la produzione di acidi insaturi. Ad esempio, l’acido metacrilico è stato prodotto dalla decarbossilazione catalizzata dell’acido metilidensuccinico prodotto industrialmente mediante la fermentazione di carboidrati come il glucosio.

Un altro esempio è costituito dall’acido citraconico che è uno degli acidi bicarbossilici prodotti dalla distillazione dell’acido citrico, o come metaboliti da microrganismi o dal suo isomero trans acido mesaconico.

Inoltre esiste una grande varietà di biomassa vegetale che può fungere da materia prima per la generazione di precursori e sostanze chimiche alternative la sintesi di vinilesteri con proprietà progettate per varie applicazioni strutturali. Questi precursori e prodotti chimici di derivazione biologica includono prodotti lignocellulosici, oli vegetali e olio di tung.

Usi

I vinilesteri sono ampiamente utilizzati nell’edilizia e nelle costruzioni, nonché in parti di strutture automobilistiche, rivestimenti superficiali chimicamente resistenti come quelli dei circuiti stampati.

I vinilesteri sono usati anche come matrice in compositi rinforzati con fibra di vetro diffusi in scafi di barche, carrozzerie e scafi nautici resistenti al calore, imbarcazioni da competizione, parti di automobili, pannelli per l’edilizia, tubi e recipienti a pressione, apparecchi ed elementi elettronici ed elettrici. Nel settore petrolchimico, invece, i vinilesteri sono utilizzati per il rivestimento in vetroresina di serbatoi e contenitori contenenti sostanze corrosive.

I settori industriali del trattamento delle acque reflue utilizzano la resina in  vinilestere come rivestimento per resistere agli attacchi chimici corrosivi. Si possono produrre  malte con resine di vinilestere che incorporano silicato e altri riempitivi e aggregati resistenti agli acidi e agli agenti chimici.