Polimerizzazione

I polimeri sono composti organici le cui molecole sono costituite da numerose unità uguali che si ripetono in sequenza, e si formano per reazione di polimerizzazione da sostanze più semplici (dette monomeri). I prodotti polimerici hanno assunto negli anni un’enorme importanza industriale, sono infatti di primaria importanza nella preparazione di materie plastiche, gomme, fibre sintetiche e di rivestimenti protettivi e adesivi.

Esistono vari meccanismi di polimerizzazione, e ognuno necessità, in funzione di molteplici variabili, di determinate condizioni utili all’esecuzione.

Esistono diversi tipi di polimerizzazione, la cui classificazione può essere basata sui meccanismi di reazione o sulle fasi coinvolte (polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione, in emulsione).

Una prima distinzione fu fatta nel 1929 da Wallace Hume Carothers in polimeri di addizione e polimeri di condensazione, a seconda che la reazione di polimerizzazione produca rispettivamente solo il polimero o anche un composto a basso peso molecolare (ad esempio acqua), detto “condensato”.

Più tardi, nel 1953, Paul Flory distinse i polimeri in base al meccanismo di reazione. Il processo di assemblaggio dei polimeri si svolge attraverso due possibili meccanismi chimici:

• polimerizzazione a catena (in inglese chain polymerization)
• polimerizzazione a stadi (in inglese step polymerization).

I polimeri ottenuti per polimerizzazione a catena sono in genere polimeri di addizione mentre quelli ottenuti per polimerizzazione a stadi sono in genere polimeri di condensazione. Esistono tuttavia delle eccezioni: il poliuretano ad esempio è un polimero di addizione ma la sua produzione avviene tramite polimerizzazione a stadio. Le classi di polimeri secondo la classificazione di Carothers e secondo la classificazione di Flory quindi non coincidono.

Polimerizzazione per addizione: con questo processo si ottengono polimeri per successiva somma di un monomero all’altro secondo una modalità ripetitiva. In tale reazione non vengono eliminate molecole semplici, si verifica solo un riarrangiamento degli atomi.

La polimerizzazione per addizione può coinvolgere due o più monomeri diversi, ottenendo in questo modo i copolimeri.

Polimerizzazione per condensazione: due o più monomeri reagiscono per costruire un nuovo legame e nella reazione sono eliminate molecole semplici (come H₂O, NH₃, HCl); la composizione del polimero è quindi diversa da quella dei prodotti di partenza (a differenza del caso della polimerizzazione per addizione).

Polimerizzazione a catena: la reazione è innescata da una specie chimica attiva (radicale, carbocatione o carbanione), chiamata iniziatore. L’iniziatore somma ricorsivamente su di sé una molecola di monomero, spostando il centro di reattività all’estremità della catena a mano a mano che questa cresce.

Il processo di produzione della catena polimerica è suddiviso in tre fasi: attivazione, propagazione e terminazione.

Un esempio di polimero ottenuto per polimerizzazione a catena è il polietilene.

Polimerizzazione a stadi: si realizza tra specie chimiche aventi due o più estremità reattive (gruppi funzionali), capaci quindi di legarsi le une alle altre. Si formano lunghe catene per unione di catene più corte.

Un esempio di polimero prodotto per polimerizzazione a stadi è il nylon.

AMARC produce forni utili alla polimerizzazione di polveri, vernici, resine e coating, e tale reazione è compiuta dalla circolazione di aria calda all’interno del forno.

I forni prodotti da AMARC sono customizzabili in termini di dimensioni, temperature di utilizzo, cicli termici, circolazione forzata (la massa d’aria calda viene incanalata nella camera utile del forno e convogliata da deflettori regolabili, così da permetterne un flusso ottimale) e possibilità di polimerizzazione su ciclo continuo.

Un quadro elettrico con relativa strumentazione permette, in primis di impostare, e successivamente di mantenere e verificare, che all’interno della camera avvenga quanto predefinito. Il sistema informatico permette inoltre che il forno possa essere interconnesso ai sistemi di fabbrica, con controllo in tempo reale del processo di polimerizzazione e segnali di allerta in caso di malfunzionamenti.