12-Proprieta Dei Materiali e Dei Nylon

8/18/2019 12-Proprieta Dei Materiali e Dei Nylon

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Dr. Lidia Castoldi

Proprietà dei nylon

Nylon alifatici

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Proprietà dei materiali

Più in generale le proprietà dei materiali dipendono da: Natura dei legami tra atomi e molecole Dimensione delle molecole Mobilità degli elettroni

Stato di aggregazione (cristallino, amorfo,…) Presenza di difetti

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Classificazione dei solidi

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Proprietà Termiche

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Proprietà termiche - 1

Il contenuto energetico di un solido aumenta quando ad

esso si fornisce calore. Con il riscaldamento aumenta l’ampiezza delle vibrazioni

termiche aumenta l’energia termica ed aumenta latemperatura.

Vibrazioni termiche:• Vibrazioni degli atomi, degli ioni, delle molecoleintorno alle loro posizioni di equilibrio

• Vibrazioni degli atomi all’interno delle molecole

• Moti rotatori delle molecole Vengono inoltre interessati dal riscaldamento, in minima

parte, i moti degli elettroni (per metalli esemiconduttori).

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Le vibrazioni di atomi adiacenti non sono indipendenti leune dalle altre, ma risultano essere accoppiate a causa deilegami interatomici.

Questi accoppiamenti originano nel solido una serie di

onde vibrazionali che si propagano attraverso la strutturareticolare del solido.

Tali onde si propagano nel materiale a determinateenergie (quantizzate): un singolo “quanto"(cioè unità) di

energia vibrazionale viene chiamato fonone.

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Proprietà termiche - 4 I corpi isotropi per riscaldamento si espandono ugualmente nelle 3

direzioni dello spazio a causa dell’aumento di moto di atomi, gruppie molecole in seguito al riscaldamento.

L’ espansione è caratterizzata dal coefficiente di espansionecubico β che è normalmente convertito in coefficiente diespansione lineare α

Materiali isotropi sono per esempio il diamante (α = 1.06×10 –6 K –1),il ferro (12×10 –6 K –1), l’acqua (70×10 –6 K –1) (tutti dati a 25 °C).Tutti questi materiali esibiscono gli stessi tipi di legami nelle 3direzioni: sono tutti legami covalenti tra atomi di C nel diamante,tutti legami metallici nel ferro, tutti legami a H tra le molecole diacqua

PT

V

V

∂∂=

1 β

PT

L

L

∂∂=

1α α β 3=

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Espansione lineare

L/L0 = α T

Espansionevolumetrica

V/V 0 = 3α

T

Espansione superficiale

A/A0 = 2α T

Quando un atomo assorbe energia termica, cominciaa vibrare assumendo un raggio atomico più grande

ed il volume medio del materiale si espande


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Le catene polimeriche sono invece anisotrope: i legami

intramolecolari lungo le catene sono legami chimici (ingenere covalenti); i legami intermolecolari perpendicolarialle catene sono legami fisici (forze di dispersione,interazioni dipolo-dipolo).

Nell’espansione termica di un polimero, le catene sicontraggono poiché aumentano i moti laterali.

Il coefficiente di espansione termica nella direzione dellacatena va da zero a valori negativi, mentre il coefficiente

di espansione complessivo è positivo. Il coefficiente di espansione lineare dei polimeri è una

media sulle 3 direzioni dello spazio, con valori tipici α =60×10 –6 K –1 (nylon 6)

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Poiché i polimeri in generale sono processati in un ampio intervallodi temperature e pressioni, è importante tener conto dellavariazione del volume specifico non solo in funzione dellatemperatura ma anche della pressione.

Inoltre i polimeri cambiano stato fisico con la temperatura


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La capacità termica è la capacità di un materiale di assorbire

calore e corrisponde alla quantità di energia richiesta per innalzarela temperatura del materiale

Al di sotto della temperatura di transizione vetrosa Tg, la capacitàtermica non è influenzata dal grado di cristallinità del polimero.

In corrispondenza di Tg, si osserva un incremento a gradino. La

capacità termica passa attraverso un massimo a pochi gradi sotto latemperatura di fusione macroscopica, cioè la reale temperatura difusione è data dal punto finale più alto dove fondono anche i cristallipiù grossi e perfetti.


C = Q/ TCapacità termica :J/(mol x K)

Energia: J/mol

Temperatura : K

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Materiali Capacità termica C

(J/Kg x K)Polimeri

Polipropilene 1925Polietilene 1850Polistirene 1170

Teflon 1050Ceramici

MgO 940 Al2O3 775

Vetro 840Metalli

Alluminio 900

Acciaio 486

Tungsteno 128Oro 138

C a p a c i t à

t e r m i c a c r e s c e n t e

Covalente

Ionico

Metallico


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La conduttività (o conducibilità) termica è la velocità con cui

una certa quantità di calore viene trasferita in un materiale. Inpratica è la capacità di un materiale di trasmettere calore.


Q

A

∆x

∆T

Q = quantità di calore A = superficie∆T/∆x = gradiente di temperatura

Coeff. di Conducibilità termica

xT k

AQ

∆∆=

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Coefficiente di conducibilità termica k : quantità di calore che

in un secondo attraversa una superficie di 1m2

di materiale spesso1m, perpendicolarmente alla direzione del moto del calore, quandola differenza di temperatura fra la superficie di entrata e di uscita è1°C. E’ dato dalla somma di due contributi:

x

T k

A

Q

∆∆=

e f k k k += k f = contributo fononico;k e = contributo elettronico

(nelle zone calde aumenta l‘energia cinetica degli elettroniche migrano in aree più fredde; parte dell‘energia cinetica

viene trasferita agli atomi come energia vibrazionale)


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Generalmente i polimeri sono isolanti. Il calore non viene

trasportato dagli elettroni ma da onde elastiche (i cosiddetti fononinella teoria corpuscolare).

La lunghezza del libero cammino dei fononi è definito come ladistanza a cui l’intensità dell’onda elastica è diminuita fino a 1/e.

Questa lunghezza del libero cammino è circa 0.7 nm per i vetri,polimeri amorfi, e liquidi; ed è tipicamente indipendente dallatemperatura.

Nei polimeri amorfi e negli elastomeri, la diminuzione dellaconducibilità termica al di sotto della Tg può essere dovuta alladiminuzione della capacità termica al diminuire della temperatura.

Nei polimeri cristallini una forte diminuzione della conducibilitàtermica si osserva in corrispondenza del punto di fusione poiché aquesta temperatura diminuisce drasticamente la densità diimpaccamento.


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Proprietà Elettriche

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Il parametro che caratterizza un materiale nei confronti dei fenomeni ditrasporto della corrente elettrica è la conducibilità elettrica [S/m] o ilsuo inverso resistività elettrica ρ

I materiali si suddividono in classi a seconda del valore della loroconducibilità elettrica:

Isolanti (σ = 10 –14 –10 –22 S/cm),

Semiconduttori (σ = 102 –10 –9 S/cm)

Conduttori (σ = > 103 S/cm) Superconduttori (σ ~1020 S/cm).

Molte materie plastiche sono isolanti, ma alcuni polimeri sonosemiconduttori e alcuni conduttori dopo drogaggio.

Proprietà elettriche - 1

m][ 1

Ω=σ

ρ

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I polimeri non polari presentano bassi valori di costantedielettrica relativa e di perdite dielettriche, pocodipendenti da temperatura e frequenza; l’opposto siriscontra nei polimeri contenenti dipoli elettricipermanenti.

La conducibilità elettrica (e termica) è molto modesta,anche se vengono prodotti polimeri, ad esempio ilpoliacetilene drogato con iodio, che hanno la stessaconducibilità elettrica del rame, ma una densità molto

inferiore.


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Permettività relativa: i gruppi all’interno delle molecole

o le stesse molecole di un isolante sono polarizzate perapplicazione di un campo elettrico. La polarizzazione simisura generalmente con il rapporto tra le capacità di uncondensatore in vuoto e nel campione (permettività

relativa εr o costante dielettrica del campione).


Polimero εr

PE 2.3

PS 2.5

PVC < 3.7h

PA 6

Dry 3.7

Conditioned 7

Le permettività relative sono basse perpolimeri apolari, alte per polimeri con

gruppi polarizzabili, e abbastanza alte permateriali polari (PA anidra)

La permettività relativa aumenta conl’aumento del contenuto di acqua del

polimero (ε

r = 81 per H2O) Page 21/123

C l d d i tà t i h d


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Concludendo: proprietà termiche edelettriche

In generale, i materiali polimerici presentano unaconducibilità termica di 3 ordini di grandezza inferiorerispetto a quella dei metalli ed una conducibilitàelettrica di circa 20 ordini di grandezza inferiore aquella dei metalli, il che li classifica come isolanti termicied elettrici.

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Proprietà Reologiche

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In generale i materiali esibiscono 2 comportamenti limite

se sottoposti a deformazione: I liquidi come l’acqua fluiscono sotto il loro stesso peso e sono

deformati irreversibilmente (comportamento viscoso)

I solidi come il ferro resistono alla deformazione; ritornano alla

forma originale per piccole deformazioni quando viene rimosso ilpeso (comportamento elastico).

I polimeri combinano i due tipi di comportamento: sonomateriali viscoelastici. I polimeri fusi esibiscono un comportamento viscoso per piccole

deformazioni ed elastico per grandi deformazioni.

I polimeri solidi sono elastici per piccole deformazioni mainiziano a fluire per grandi.

Proprietà reologiche - 1

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Si possono distinguere 3 tipi di viscosità:Shear viscosity (viscosità di taglio): descrive il

fattore di taglio come funzione dello sforzo applicato;Extensional viscosity: misura la velocità di

elongazione (estensione) come funzione dello sforzo

di trazione;Bulk viscosity: relaziona la velocità di deformazione

del volume alla pressione idrostatica applicata


Shear viscosities sono le più studiate proprietàreologiche dei polimeri, molto importanti per ilprocessamento delle plastiche per estrusione o

iniezione di fusi.

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La reologia è la scienza che studia l’andamento delle

deformazioni nella materia sotto l’effetto dell’applicazionedi un sistema di sollecitazioni.

Uno degli obiettivi principali di questa disciplina è quellodi caratterizzare il comportamento meccanico dei

materiali mediante la definizione di modelli matematiciche stabiliscano dei legami tra tensioni, deformazioni etempo (detti l egam i cos t i tu t i v i)


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La viscosità è la grandezza fondamentale che descrive il

comportamento in flusso di un fluido La viscosità è l’insieme delle forze tangenziali trasuperficie e fluido e tra strati di fluido diversi che si opponeal moto del fluido stesso rispetto alla superficie.

Queste forze tangenziali sono dette tensioni (τ) ehanno la forma del tipo:

dove F è la forza che agisce su un elemento di area A che

si oppone al verso del movimento del liquido.

[ ]Pam

N cioè

2 =

= A

F τ


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Prendiamo un fluido confinato tra due lastre parallele di area A e distantitra loro z. Teniamo ferma la lastra inferiore e facciamo scorrere quellasuperiore con una velocità costante u applicandovi una forza .

Tale forza è necessaria perché il fluido vicino alla lastra superioreesercita su essa una resistenza viscosa che si oppone al moto: ogni stratodi fluido esercita su quelli adiacenti ad esso una forza resistente e quindi lavelocità del fluido vicino alla lastra alla quale è applicata la forza è pari a v mentre è quasi nulla vicino alla lastra inferiore, variando linearmente con la

quota.

u(z)


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Il modulo della forza F risulta direttamente proporzionale a

u e ad A ed inversamente proporzionale alla distanza z tra lelastre attraverso un coefficiente di proporzionalità η dettocoefficiente di viscosità:

( ) z

uA

F

η

= La forza τ per unità di area richiesta per produrre il moto èF/A ed è proporzionale al gradiente di velocità (o shear rate)u/z. Si ha quindi:

( ) z

uητ

A

F

z

uAF === cuida

η


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à


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Per i gas e per la maggior parte dei liquidia basso peso molecolare, si ha che η

dipende solo dalla natura del fluido e dalsuo stato fisico; tali fluidi ubbidisconoperfettamente alla legge di Newton e sonoquindi detti fluidi Newtoniani (es. acqua,benzina, butano) e sul grafico hanno un

andamento lineare (curva 2), con unapendenza data da

Esistono però molti fluidi che nonseguono la legge di Newton in quanto η risulta legata ad altre grandezzecaratteristiche dalle particolari condizionisperimentali, oltre che al valore dello sforzotangenziale τ e al tempo.

yu ∂∂=

τ η


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Per quanto riguarda la dipendenza dal valore dello sforzo, è possibile

distinguere i fluidi non newtoniani in pseudoplastici e dilatanti: Pseudoplastici: tendono a smollarsi e il valore di η cala al crescere del

gradiente di velocità (es. fanghi, gelatine, polimeri liquidi come gomma o

acetato di cellulosa) (curva 3 del grafico precedente).

Una proprietà importante di questi fluidi è quella di avere memoria. Cioè dopo

che ho smollato uno pseudoplastico, ovvero dopo che ne ho rotto una serie di

legami interni che tenevano unite le particelle, esso tende a restare molle, avendo

così memoria del passato. Se dunque torno indietro, non appena cala la velocità

di deformazione, lo sforzo cala rapidamente e il fluido compie un cammino inverso

a quello che ha fatto prima, seguendo un andamento con isteresi. Gli

pseudoplastici possono anche essere tixotropici, cioè fluidi che una volta

ammolliti tendono a rimanere tali e presentano una diminuzione di η sempre per

effetto dell’applicazione dello sforzo tangenziale (es. prodotti alimentari, vernici).


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à


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Dilatanti: tendono ad indurirsi e il valore di η aumenta al

crescere del gradiente di velocità (es. grassi, sabbia insospensione). (curva 1 del grafico precedente).

Contrariamente ai materiali pseudoplastici, il materiale dilatantedopo che si è indurito tende a rimanere duro anche se riduco lavelocità e segue anch’esso un ciclo isteretico.

Spesso quindi i dilatanti sono anche fluidi reopeptici, cioè fluidiche una volta induriti, rimangono tali, presentando un aumentodi η per effetto della lunga applicazione di uno sforzotangenziale costante (a temperatura costante) (es. impasti di

gesso in acqua).


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à


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à


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Viscosità di una PA 6 fusa a diverse temperature

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Proprietà Meccaniche

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i à i h


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Proprietà meccaniche - 1

Elastomero: materiale la cui Tg è inferiore alla

temperatura ambiente (gomma naturale, silicone..) Sono costituiti da catene polimeriche lunghe e sottili, ma non

possiedono gruppi fortemente polari o adatti a formare legamiidrogeno intercatena;

hanno consistenza gommosa;

si deformano in modo plastico ed elastico a temperaturaambiente.

Termoplastico: materiale la cui Tg è superiore allatemperatura ambiente (PE, nylon..) Rigido e vetroso a temperatura ambiente, ma assume uno stato

gommoso aumentando la temperatura fino alla Tg;

Caratterizzati da lunghe catene, senza legami di reticolazione;

Possono essere fusi e acquistare un’altra forma (stampaggio).

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P i à i h 2


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I polimeri termoplastici, come conseguenza delle

proprietà termomeccaniche e viscoelestiche, hannodiagrammi sforzo – deformazione che dipendono da:

velocità di deformazione

temperatura

Le curve sforzo – deformazione indicano che il polimerodiventa più fragile all’aumentare della velocità dideformazione e/o al diminuire della temperatura eviceversa.


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P i tà i h 3


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P i tà i h 4


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Principali proprietà meccaniche misurabili

Deformabilità: variazione delle dimensioni

Elasticità: capacità di riacquistare la formaoriginale una volta rimossa la sollecitazione

Fragilità: scarsa resistenza a sopportaresollecitazioni brusche

Tenacità: capacità di resistere a sollecitazioni e di

subire lavorazioni con utensili e macchine


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P i tà i h 5


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Proprietà meccaniche - 5 Prova di trazione:

È una prova distruttiva che si esegue sottoponendoun provino di opportuna forma e dimensione ad unaforza di trazione unidirezionale.

Lo strumento applica il carico mantenendo costantela velocità programmata di deformazione: il provinosi allunga nella direzione della forza e si contrae nelpiano ortogonale, fino a rottura.

Il risultato delle prove di trazione è espresso daldiagramma forza-deformazione, dal quale deriva il

più utile diagramma sforzo-allungamento σ-ε

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P i tà i h 6


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Prove di trazione: Stress & Strain

Stress (sforzo) σ = F/Ao (F = Forza, Ao= sezione iniziale)Unità di misura (Forza/Superficie, stesse dimensioni di

una pressione): Mega Pascal (MPa)

Strain (allungamento) ε = L/Lo = (L- Lo)/ Lo

(L= lunghezza dopo il test, Lo= lunghezza iniziale)Unità di misura (lunghezza/lunghezza): adimensionale

(cm/cm)


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P i tà i h 8


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Frattura duttile:

Deformazioneplastica estensivafino a rottura

Necking e

Formazione cavità

Allargamento

cavità

Formazione

Tazza-conoRottuta fibrosa


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P i tà i h 9


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Il grado di duttilità del materiale è definito dal valore dell’allungamento A% e dellacontrazione (riduzione in area) C%.

Per piccole deformazioni il carico richiesto è proporzionale; se si toglie il carico ladeformazione si annulla: comportamento elastico.

Quando la deformazione raggiunge il limite di snervamento, la deformazione èpermanente: comportamento plastico.

Per carichi maggiori le deformazioni non saranno più lineari: il punto di massimo

indica la resistenza a trazione (tensile stregth) e coincide con la strizione;l’ultimo punto indica il carico unitario di frattura (rupture strength) e coincidecon la rottura del provino.

100*%

100*%%

iniziale

finaleiniziale

iniziale

iniziale finale

S

S S C

l

ll A

−=

−==ε


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P i tà i h 10


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Nessunadeformazione

Propagazione rapida

della frattura

Direzione di propagazione

perpendicolare al carico

Frattura fragile: Non

si può misurare lo sforzodi snervamento.


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P i tà i h 11


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(a) (b)

Strain

Elastic

Brittle fracture

TensileStrength

BreakingStrength

Strain

Frattura fragile Frattura duttile


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Proprietà meccaniche 12


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Stress – strain curves of an elastomer (a) and a partially crystallinethermoplastic (b) (schematic)

The necking effect shown below is characteristic for conventionalthermoplastics; it is not found for elastomers and hard-elastic thermoplastics.

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La resistenza alla compressione si determina

sottoponendo a schiacciamento fino alla rottura un provinodi materiale e si calcola tramite la legge:

σ c (MPa) = P/A

P = carico massimo alla rottura

A = sezione del provino


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La resistenza a flessione a 3 punti èdeterminata sottoponendo a carico, nella

zona mediana, un provino di dimensionistandardizzate che poggia a sbalzo tradue sostegni. Il provino flette fino alla rottura; laresistenza meccanica a rottura σMOR (MOR

Modulus Of Rupture) è data da:

P = carico alla rotturaL = distanza tra i due appoggib = larghezza del provinoH = altezza


2*

2

3

bH

PL MOR =σ

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Sforzo e deformazione di taglio

Quando la forza è applicata tangenzialmente ad un piano delmateriale o parallelamente alla supeficie di area S, lo sforzo è detto ditaglio o tangenziale (shear stress) ed è dato da

La deformazione è misurata dalla tangente dell’angolo creato dalloslittamento dei due piani e coincide con l’angolo stesso per piccoledeformazioni elastiche.

S

F =τ

0l

ltg

∆≅≅ γ γ


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Tenacità a frattura: toughness

La resistenza delle poliammidipuò essere affrontata conl’approccio della meccanica dellafrattura. Si possono distinguere tre modi

di propagazione della rottura: modo 1 se il carico è applicatoperpendicolarmente al crack modi 2 e 3 quando il carico èapplicato tangenzialmente alla

frattura

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Fragile

Plastico

Elastico

Tenacità a frattura


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Proprietà meccaniche - 20 Le poliammidi assumono e cedono umidità (reversibile) per cui le loro

proprietà vengono mutate. Le loro caratteristiche sono anche in

funzione del grado di cristallinità oltre che dell’umidità come databella seguente

Caratteristiche Con aumento percentualed ’ acqua

Con aumentocristallinità

Modulo di elasticità diminuisce aumenta

Tensione allo stiramento diminuisce aumenta

Resistenza all’ urto aumenta diminuisce

Allungamento a rottura aumenta diminuisce

Isolamento elettrico diminuisce -

Coefficiente dielettrico aumenta diminuisce

Tendenza all’ assorbimentoacqua

- diminuisce

Resistenza chimica - aumenta

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Proprietà dei Nylon


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L’utilità dei Nylon è dovuta alla combinazione delle loro proprietà edella sensibilità alle modifiche.

Proprietà chiave sono: Resistenza ad oli e solventi Durezza Resistenza a fatica e abrasione

Basso punto di attrito e basso punto di scorrimento viscoso; Stabilità ad elevate temperature Resistenza al fuoco Capacità di essere formato a freddo

Bella presenza Buona processabilità

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Il gruppo amminico è responsabile dei forti legami H tra le catene

adiacenti. Il punto di fusione aumenta aumentando il rapporto dei gruppi

CONH rispetto ai gruppi CH2 nella catena e aumenta l’opportunitàdi legami H ma non la regolarità,

La regolarità sterica dipende tanto dal rapporto tra i gruppi

quanto dal numero pari o dispari dei gruppi CH2 Il numero dispari di gruppi CH2 nel nylon 6 porta a legami H

completi quando le ammidi in catene adiacenti hannoorientamento opposto o anti-parallelo, ma non quando hanno lostesso orientamento o parallelo.

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Il cambiamento dall’ orientamento parallelo a quella anti-

parallelo richiede di invertire l’intera catena molecolare sequesta ha un numero dispari di unità, oppure un solo segmentolaterale se il numero di gruppi CH2 è pari, come nel caso delnylon 66 (4 e 6 gruppi CH2).

Questa caratteristica pari/dispari rende conto anche del punto di

fusione e della percentuale di cristallinità del nylon 6 rispetto alnylon 66.

Questa è la ragione per cui in generale nylon-dispari e nylon-dispari/pari hanno punto di fusione più basso rispetto ai nylon-pari/pari, come nylon 6 rispetto al nylon 7.

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Catene di Nylon 6con legami H eorientamentoanti-parallelo (A)e parallelo (B) deigruppi ammidici

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Proprietà dei nylon Legame a idrogeno tra le catene polimeriche porta ad elevatacristallinità

I gruppi ammidici polari nella catena principale del nylon sonofortemente attratti l'uno dall'altro.

Essi formano legami idrogeno molto forti.

Questi forti legami tengono insieme i cristalli.




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Le poliammidi sono materiali termoplastici:

Scaldando rammoliscono e fondono

Raffreddando solidificano

Il ciclo termico può essere ripetuto molte volte




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A B

Se aumenta la distanza tra i legami a idrogeno:

1. Il punto di fusione scende

2. Scende la velocità di cristallizzazione

3. Scende Tg

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Formano ottime fibre

I legami idrogeno ed altre interazioni secondarie tra ogni singola catenatrattengono le catene in modo molto efficace, così fermamente che nonscivolano una sull'altra.

Una fibra di nylon non si allunga molto, addirittura non si allunga per niente.E' il motivo per cui le fibre sono utili per essere utilizzate come corde e fili.

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Proprietà dei Nylon L’aumento di cristallinità comporta:

una maggior rigidità,

densità, sollecitazione di trazione e di snervamento,

resistenza chimica e all’abrasione,

miglior stabilità dimensionale.

L’aumento di cristallinità diminuisce : l’allungamento,

la capacità di resistere agli urti (resilienza),

l’espansione termica

la permeabilità La cristallinità è responsabile dello sviluppo delle strutture

osservabili al microscopio, note come sferuliti, che creanoscattering della luce e rendono i nylon opalescenti a meno che nonsiano molto sottili.

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I nylon trasparenti sono amorfi e sono fatti con opportune

copolimerizzazioni che coinvolgono almeno in parte monomeriaromatici o cicloalifatici AB, AA, or BB in modo da ottenererigidità accettabile.

L’orientamento contribuisce in modo importante alle proprietànon solo nel film, fibre e fascette, ma anche nei prodotti ottenuti

per formati per iniezione. L’anisotropia risultante fa sì che le proprietà varino con la

direzione dello sforzo e questo deve essere considerato nelcomportamento della resina.

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Proprietà dei Nylon L’assorbimento di H2O è caratteristico dei nylon.

A meno che non sia compensato da un aumento della cristallinità,un’elevata porzione di gruppi ammidici porta ad un elevatoadsorbimento di H2O.

Il maggior contenuto di H2O ha un effetto analogo a quellodell’aumento di temperatura, cioè accresce la mobilità dei segmenti conconcomitante perdita in rigidità e sollecitazione di snervamento,guadagno in tenacia, e crescita nelle dimensioni (allungamento) A temperature veramente basse, H2O irrigidisce il nylon.

La temperatura di fragilità (ASTM D 746) del nylon 66 è – 80°C seanidro e – 65°C se condizionato al 50 % di umidità relativa.

Le proprietà sono frequentemente riportate in condizioni “anidre”come ottenute, corrispondenti a circa lo 0.2 % di H2O o meno, edopo condizionamento ad umidità relativa specifica (50 o 65 %;solo occasionalmente al 100 %).

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Comportamento all’acqua e all’umidità

Molti polimeri contengono all’equilibrio e in dipendenza dellecondizioni ambientali, una certa quantità di acqua.

Nel caso delle poliammidi tuttavia il tenore in acqua gioca un ruolodi fondamentale importanza nelle caratteristiche meccaniche edimensionali del prodotto finito.

Le poliammidi utilizzate nelle varie lavorazioni devono essereassolutamente prive di umidità, altrimenti il manufatto che si ottienepresenta bolle o altri difetti ed inoltre la presenza di tracce d’acquamodifica le caratteristiche viscosimetriche del polimero in fase dilavorazione.

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% di umidità assorbita a 20°C e65% di umidità relativa

% di umidità assorbita inrelazione all’umidità relativa

dell’aria per un polimero amorfo(a) e ad elevata cristallinità (b)

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% di umidità assorbita a 20°C inacqua

Assorbimento a saturazione

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Proprietà dei Nylon Le poliammidi analogamente ad altri termoplastici hanno la

tendenza nel passaggio dallo stato fuso a quello solido, a

cristallizzare. Nel corso di tale passaggio, a seconda della rapiditàcon la quale avviene il raffreddamento, il materiale si ottiene astruttura prevalentemente amorfa o cristallina.

La tendenza alla cristallizzazione varia ampiamente da tipo a tipo dipoliammide (in genere molto ridotta nelle PA 11 e 12) ma in ogni

caso favorita dal raffreddamento lento per cui ad esempio senell’operazione di stampaggio ad iniezione si mantengono gli stampia temperature più alte, si ottengono pezzi a più elevata cristallinità,con una struttura più omogenea ed in sostanza con caratteristichefisico-meccaniche più elevate (fatta eccezione la resistenza all’urto).

Per effetto della cristallizzazione si formano gli sferuliti costituiti daaggregati di cristalliti la cui presenza (aspetto simile a quello di unacroce maltese) può essere rilevata sottoponendo sottilissime sezionidel materiale all’esame del microscopio polarizzatore.

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E’ possibile ottenere una maggiore cristallinità con l’aggiunta di piccolequantità di sostanze estranee che producono un rilevante aumento deipunti di inizio dello sviluppo dei cristalliti, nel passaggio dallo stato fusoa quello solido. Questo metodo, chiamato nucleazione, pur con unacerta diminuzione dell’allungamento e della tenacità del manufattofinito, accelera la velocità di solidificazione e consente un aumentonella velocità di stampaggio.

Il maggior cambiamento avviene in prossimità della temperatura ditransizione vetrosa (Tg); di conseguenza un valido aiuto nellacomprensione del comportamento è la conoscenza dell’effettodell’umidità sulla Tg.

Questo è complicato a causa dei molti metodi di calcolo e dimisura, ma è generalmente valido che nylon con pochi gruppiCONH e basso adsorbimento di H2O hanno una Tg anidra bassa emostrano pochi cambiamenti di Tg con l’umidità relativa.

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I valori di durezza, resistenza alla trazione, compressione, torsione,

abrasione ed urto delle poliammidi raggiungono livelli che non sitrovano contemporaneamente in altre materie plastiche.

La classe chimica di appartenenza, le diverse tecniche difabbricazione, il contenuto in monomeri (specie nel caso dellapoliammide 6) fanno sì che le caratteristiche possono variare entro

limiti abbastanza ampi. Inoltre va sempre tenuta presente la grande influenza esercitata dal

tenore di umidità, e per questo motivo si usa riportare per lamaggior parte delle determinazioni i valori che si riferiscono almateriale allo stato secco, e quelli relativi allo stesso materiale con

contenuto in umidità all’equilibrio con l’atmosfera al 50÷60% diumidità relativa.

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Proprietà meccaniche dei Nylon


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Proprietà meccaniche dei NylonCaratteristiche meccaniche al variare di T

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Dalla figura (slide 75) risulta evidente come ad esempio nella

poliammide 66 i moduli elastici a 20°C e con tenore di umidità del2.5% e 8.5% sono rispettivamente del 60% e del 20% ca. delmodulo del materiale allo stato secco. Inoltre il decremento del modulo per effetto della temperatura è tanto

più sensibile quanto più alto è il contenuto in acqua.

Si consideri anche l’influenza del grado di cristallinità edell’interazione fra questo ed il tenore di umidità ed apparirà chiarocome tutte le proprietà meccaniche possono variare non solo fra idiversi tipi di poliammidi, anche se appartenenti alla stessa famiglia(cioè PA66 oppure PA6) ma anche per un ben determinato prodotto.

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Un problema comune alla maggior parte dei polimeri è la mancanzadi dati adeguati e confrontabili.

I nylon non fanno eccezione, ma notevoli sforzi sono stati fattiper migliorare questa situazione.

Un confronto limitato dei nylon non modificati è riportato in tabella.Tuttavia anche questi dati non sono del tutto chiari poiché il PM nonviene specificato.

La tabella riflette le differenze nella concentrazione dei gruppiammidici e cristallinità come discusso in precedenza.

Un piccolo cambiamento nella sensibilità agli HC alifatici si osservacambiando il tipo di nylon;

gli HC aromatici sono più fortemente adsorbiti da nylon con pochi gruppiammidici; per esempio, nylon 66 e nylon 6 adsorbono 1 % di toluene;nylon 6-10, nylon 3, e nylon 11 adsorbono il 6.8 %.

op y o

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p y

Data assembled from publications of various manufacturers for standard injectionmolding grades. Variations in molecular mass contribute to differences in properties.R.H. = umidità relativa

Property ASTM 66 6 612 11 12

Dry 50 %R.H.

Dry 50 %R.H

Dry 50 %R.H.

Dry 50 %R.H.

Dry 50 %R.H.

Tensile strength, MPa D 638 83 77 81 69 61 61 57 54 49 47

Yield strength, MPa D 638 83 59 81 44 61 51 49 40

Ultimate elongation, % D 638 60 ≥ 300 200 300 15 30 120 300 250 250

Elongation at yield, % D 638 5 25 9 7 40 10 20

Flexural modulus, MPa D 790 2830 1210 2700 970 2030 1240 1170 1030 1410 1030

Izod impact strength, J/m D 256 53 112 58 215 53 75 40 58 64

Water absorption, % D 570

24 h 1.5 1.6 0.4 0.25 0.25

50 % R.H. 2.5 2.7 1.3 0.8 0.7

100 % R.H. 8.5 9.5 3.0 ca. 2.4 ca.2.0

Heat deflection

temperature, °C D 638

455 kPa 235 185 180 150 150

1820 kPa 90 65 90 55 52

Dielectric constant D 150

(1 kHz)

3.9 7.0 3.8 4.0 5.3 3.7 3.6

Flammability UL 94 V 2 HB HB HB HB

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p y

Tenuto presente l’effetto delle modalità di lavorazione, ne derivache i valori delle varie caratteristiche sono comparabili solamente in

pezzi ottenuti in condizioni assolutamente confrontabili. Le caratteristiche meccaniche subiscono un certo decadimento al

crescere della temperatura, ma il carico di rottura rimanesufficientemente elevato poiché la diminuzione del carico disnervamento e l’aumento dell’allungamento provocano

l’orientamento delle molecole. In effetti il carico di rottura di unprovino orientato è da 4 a 7 volte più elevato del carico disnervamento di un provino non orientato.

Come la maggior parte dei materiali plastici le poliammidi,sottoposte a carico, subiscono una deformazione immediata,

ricavabile dalla curva sforzo-deformazione ed una successivadeformazione che procede nel tempo (creep) la cui entità dipendeoltreché dal carico applicato, dalla particolare natura del materiale.Di tale fenomeno bisogna tenere conto nella progettazione di queipezzi che devono sottostare a carico per tempi prolungati.

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Proprietà termiche dei Nylon


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p y Caratteristico delle poliammidi è il punto di fusione piuttosto netto, al di

sotto di esso il materiale è ancora solido e al di sopra ha una notevole

fluidità. Inoltre tale punto di fusione piuttosto elevato consentel’impiego delle poliammidi a temperature relativamente alte. In linea dimassima si possono stabilire i seguenti limiti di temperature d’impiego:

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p y

Con le poliammidi esiste anche la possibilità di produrre articoli

sterilizzabili dato che l’azione del vapore a 120°C, purché nontroppo prolungata, non provoca modificazioni nel polimero.

E’ comunque opportuno sottolineare che siamo pur sempre inpresenza di prodotti termoplastici, quindi va tenuto conto dellemodificazioni che la temperatura provoca sulle caratteristiche

meccaniche. Fra l’altro l’esercizio prolungato a regimi termici elevati favorisce

la perdita di umidità e di conseguenza una sensibile diminuzionedella resistenza all’urto.

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p y

Le resine poliammidiche non possiedono una perfetta stabilitàall’ossidazione quando sono sottoposte, in presenza di aria,all’effetto del calore e dei raggi ultravioletti.

La sensibilità all’ossidazione è molto elevata quando il polimero sitrova allo stato fuso, e prolungate esposizioni all’aria provocano fortiingiallimenti accompagnati da fenomeni di depolimerizzazione.

Anche i raggi ultravioletti hanno un certo effetto sulle poliammidi, lequali non risultano perciò particolarmente indicate in utilizzi cheprevedono l’esposizione alla luce solare.

Una poliammide 66 può subire dopo 3 anni una diminuzione delcarico a rottura del 35% e dell’allungamento del 90%. Per ovviare

questi fenomeni sono state messe a punto resine specificatamentestabilizzate

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p y


Proprietà elettriche dei Nylon


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p y

Con il passaggio dallo stato secco a quello contenente il normaletenore di umidità le poliammidi subiscono una diminuzione delleproprietà elettriche e di isolamento.

Analogo decremento si ha con l’aumentare delle temperature,tuttavia questi polimeri trovano ugualmente largo impiego inapplicazioni a bassa frequenza.

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Resistenza agli agenti chimici deiNylon


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Nylon

Le poliammidi resistono molto bene agli idrocarburi alifatici earomatici, agli oli e grassi vegetali, animali e minerali; ai sali insoluzione neutra e/o alcalina; ai chetoni; agli esteri; agli alcoli; agliacidi organici con l’esclusione dell’acido formico.

Mostrano una resistenza limitata alle soluzioni diluite di acidiinorganici e di alcuni idrocarburi clorurati, l’acido acetico e l’acido

formico concentrati, i fenoli e i cresoli, sciolgono il polimero. La resistenza chimica di un materiale altamente cristallino è in

genere poco superiore a quella del corrispondente prodotto amorfo.

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Nylon

Acidi

Le poliammidi 6 e 66 in genere presentano una scarsa resistenzaagli acidi. Ne deriva pertanto che l’impiego di queste è sconsigliatocon la quasi totalità degli acidi inorganici ad esempio l’acido Nitrico,Cloridrico, Solforico, ecc.

Una discreta resistenza si ha invece nei confronti degli acidi organicicome ad esempio l’acido Butirrico, Oleico, Salicilico ecc. chepresentano una azione aggressiva limitata o nulla.

Basi

In linea di massima le basi sulle poliammidi 6 e 66 producono effettidi scissione idrolitica.

A temperatura ambiente la velocità di idrolisi è molto lenta e glieffetti dannosi sul polimero sono trascurabili, pertanto le poliammidi6 e 66 possono essere utilizzate a contatto con soluzioni moltodiluite di prodotti basici.




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Nylon Alcoli

Gli alcoli contenendo il gruppo OH hanno un comportamento simile

all’acqua, e tendono ad associarsi alla struttura polimerica formandoponti di idrogeno con conseguente rigonfiamento del materialeplastico.

Le poliammidi 6 e 66 resistono abbastanza bene con alcoli alifaticicome ad esempio l’alcol Allilico, Amilico, Butilico, Etilico, Metilico

ecc., mentre sono fortemente attaccate dagli alcoli aromatici comead esempio l’alcol Benzilico, Fenoli, Cresoli ecc. Aldeidi

Le poliammidi 6 e 66 a contatto con le aldeidi sono fortementeattaccate in modo particolare da quelle aromatiche.

Chetoni ed Esteri Le poliammidi 6 e 66 in generale resistono abbastanza bene al

contatto con chetoni ed esteri come ad esempio l’Acetone,Metiletilchetone, acetati di Amile, Butile, Etile, Metile, gli ftalati diButile ed Ottile ecc.




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NylonComposti organici clorurati

I composti organici clorurati sulle poliammidi 6 e 66 possono

esercitare a secondo dei tipi un’azione da moderatamenteaggressiva come ad esempio il Tricloroetilene (trielina), Clorurod’etile, ecc. a fortemente aggressiva come ad esempio ilCloroformio, Cloruro di tionile, Cloruro di calcio in soluzione acquosaecc; a quasi indifferente come ad esempio il tetracloruro dicarbonio, Cloruro di vinile, Cloruro ferrico in soluzione acquosa ecc.

Petrolio e derivati Le poliammidi 6 e 66 presentano una buona resistenza al petrolio ed

ai suoi derivati, oli lubrificanti, oli combustibili ecc.Soluzioni acquose di sali e composti organici vari

Le poliammidi 6 e 66 offrono una buona resistenza per la quasitotalità dei sali in soluzioni acquose, fatta eccezione per alcuni comeil Permanganato di potassio ecc… Sono ugualmente aggressive lesoluzioni acquose di cloro e di acqua ossigenata.




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Le proprietà dei nylon sono strettamente legate al numero di gruppi metilici al loro interno.

Property 4/6 6/6 6 6/12 11

PHYSICAL

Specific gravity

1.13 1.14 1.14 1.07 1.04

Specific volume

(cu. inAb)

23.5 24.3 24.3 25.9 26.6

Water absorption,

24 hr; 1/8 in. thick (%)

2.3 1.5 1.6 0.4 0.4

MECHANICAL

Tensile strenght (psi)

14000 12000 11500 8800 8600

Elongation (%) 30 60 100 150 300

Flexural modulus(Kpsi)

460 440 420 150 150

THERMAL

Melt point

(crystalline) (°F)

663 509 428 419 374

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Coef. of

thermal

expansion

(IE-05 in/in/F)

4.2 4.4 4.5 5.0 5.1

Deflection

temperature(°F) At 264 psi

240 190 152 150 180

Flammability

rating

V-2 V-2 V-2 -2- -

Dielectric

constant 73°F

At 1 KHz

4.0 3.9 3.8 4.0 3.7

Volume

resistivity(ohm-cm)

1E+15 1E+16 1E+15 1E+12 1E+13




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In generale presentano:

• buone proprietà fisiche.• buona resistenza al calore.• eccellente resistenza chimica (a sostanze alcaline,acidi diluiti e agenti

ossidanti);• buona resistenza all’abrasione.

• alta resistenza all’impatto ed un’elevata temperatura di distorsione termica;• basso coefficiente di attrito.

• L’umidità gioca un ruolo fondamentale sulle loro proprietà.




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• All’aumentare del grado di separazione tra i gruppi ammidici (all’aumentaredei gruppi metilici) e al diminuire della loro polarità si riduce l’assorbimentodi umidità; la resistenza alle deformazioni termiche diminuisce a causa dellaflessibilità e della mobilità della sezione a unità metiliche presente nellacatena.

• La loro struttura cristallina (in generale, i nylon hanno un χ=50%) influenza

la resistenza meccanica, la resistenza termica e la rigidezza. Un ridottogrado di cristallinità impartisce una maggiore elongazione, resistenzaall’impatto e durezza, a discapito di rigidezza e resistenza meccanica.

• Sono sensibili alle radiazioni UV (si ovvia caricandoli con degli stabilizzanti,come il carbon black).

• Hanno buona resistenza a fenomeni di creep (superiore rispetto ad altripolimeri termoplastici meno rigidi). La resistenza cresce all’aumentare delgrado di cristallinità.




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Il nylon 6/6 e il nylon 6 presentano proprietà assai simili. Il nylon 6/6 ha resistenza termica maggiore, resistenza all’abrasione maggiore, resistenza

meccanica maggiore, rigidezza maggiore rispetto al nylon 6.

Il nylon 6 possiede flessibilità maggiore a quella del nylon 6/6.

Il nylon 6/12 presenta modulo minore, elongazione maggiore, resistenza minore,temperatura di distorsione termica minore, durezza minore e punto di fusione minorerispetto al nylon 6/6 La temperature di distorsione è un indicatore ampiamente utilizzato per misurare le

performance termiche di un polimero. La misura della temperature di distorsione è

specificata dalla norma ASTM Standard D 648 intitolata “Temperatura di distorsione dellaplastica sotto carico a flessione, in posizione di taglio”. Per eseguire questa prova ilmateriale è in un bagno termico e sottoposto ad un carico in corrispondenza di tre punti. Latemperatura del bagno è aumentata lentamente affinché il campione rammollisce eraggiunge la deformazione desiderata. La temperatura alla quale si ottiene una certadeformazione, sotto l’applicazione di un certo carico, è la temperatura di distorsione termica(HDT). Per i polimeri amorfi la temperatura di distorsione è vicina a alla temperatura ditransizione vetrosa.

Il nylon 6/12 è più costoso del nylon 66. Il vantaggio derivante dal suo impiego è una capacità di assorbimento di acqua molto bassa

circa ½ di quella del nylon 6/6; si utilizza nelle applicazioni in cui è presente acqua.




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I nylon 11 e 12 presentano un più basso assorbimento d’umidità accoppiato ad una

maggiore resistenza ai fuel, agli oli idraulici e a fluidi d’impiego automobilistico. I loro

punti di fusione (174°C nylon 12, Tg 37°C; 178°C nylon 11) sono i più bassi tra quellidelle poliammidi commerciali.

Il nylon 4/6 presenta un punto di fusione di 565°C, più alto di quello del nylon 6/6,nonché il più elevato della famiglia delle poliammidi. La simmetria molecolare di questo polimero, favorisce una rapida crescita dei cristalli; l’alto

grado di cristallinità conferisce buone performance ad alte temperature. Esso assorbe più acqua del nylon 6/6. In presenza di umidità, ha una buona stabilità dimensionale grazie proprio alla sua spiccata

cristallinità.



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Fibre sintetiche

Confronto con le fibre

artificiali


Fibre sintetiche: il Rayon


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Il Rayon è una fibra trasparente che si ottiene dalla cellulosa. Le fibre di cellulosa del legno o del cotone vengono sciolte con soda caustica che

reagisce con il solfuro di carbonio dando un composto solubile in acqua che è unasoluzione colloidale, chiamata viscosa,

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CellulosaRayon viscosa (seta artificiale)

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Confronto tra le caratteristiche fisiche emeccaniche delle fibre sintetiche ed artificiali


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Peso specifico: nella seguente tabella sono riportati i valori del peso specifico dellepiù importanti fibre, insieme a quelli di riferimento di alcune fibre naturali. La tendenza

è di ottenere materiali leggeri, con il massimo potere coprente e con le miglioriproprietà termiche.




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Resistenza alla trazione e allungamento % alla rottura: Resistenza allatrazione [Kg/mm2] cioè carico di rottura della fibra sottoposta a trazione al

dinamometro (riferito alla sezione superficie unitaria del campione); Tenacità[g/denaro] cioè carico di rottura riferito al titolo. I valori sono condizionatidall’umidità relativa dell’ambiente.


à à



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Rigidità a flessione ed elasticità a trazione: consentono di avere unaindicazione di massima circa il modulo di elasticità e la percentuale di recuperoimmediato per un dato carico o per un dato allungamento applicato.

Estendendo il concetto di elasticità al recupero da parte di una fibra della sua forma e del suovolume originari dopo una deformazione, si introduce il concetto di resilienza, checondiziona il comportamento dei manufatti tessili finiti⇒incrementa il potere coprente, letermicità, il recupero delle pieghe, il potere di drappeggio e la stabilità dimensionale.




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Assorbimento di umidità: l’equilibrio igroscopico tra atmosfera e fibre tessili sistabilisce con contenuti variabili di umidità di quest’ultime a seconda della loro natura(maggiori per le fibre idrofile e minori per le idrofobe). Ciò si valuta in base alla

ripresa di umidità cioè il contenuto percentuale di umidità delle fibre in condizioniambientali definite (65% di umidità relativa a 21°C) riferito al loro peso secco (= pesocostante raggiunto dopo una permanenza in stufa a 105-110°C).




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Comportamento al calore, alla luce solare e all’invecchiamento




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Caratteristiche chimiche e tintoriali



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Applicazioni dei nylon

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Settori di impiego

http://wapedia.mobi/it/File:MA-1_Jacket_in_petrol.jpghttp://wapedia.mobi/it/File:Sheet_bend.jpghttp://wapedia.mobi/it/File:Poliammide.jpg


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La versatilità di questi polimeri e le elevate caratteristiche fisico-meccaniche, consentono l’impiego di queste resine in svariati campi di

applicazione: nel settore delle automobili (ingranaggi, supporti, ventole, boccole,

airbag ecc.)

nell’industria tessile (anche tappeti),

nell’industria meccanica,

nell’industria elettrica, nel campo degli elettrodomestici,

nel campo dell’arredamento,

in agricoltura

impiego chirurgico (filo da sutura);

realizzazione delle setole degli spazzolini da denti, l’industria sportiva(corde di racchette) e quella legata alla produzione di strumenti a corda(corde di chitarre classiche e acustiche).

Molto usati anche sotto forma di semilavorati, film, lastre, tubetti plastificatie non, barre.

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Mercato: suddivisione per settore diapplicazione


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applicazione

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Mercato: suddivisione per usofinale


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finaleBodywear, fashionwear, sportswear, technical applications

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Produzione & Applicazioni


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Nel 2000 la produzione mondiale di nylon 6,6 e nylon 6 è stata di 7.8 x106 tonn

La natura dei costituenti influisce sulle caratteristiche di base dei diversitipi: la poliammide 6.6 presenta buone proprietà meccaniche e di resistenza

all'usura e al calore;

la poliammide 6 è ancora più elastica, ma le sue prestazioni meccaniche

sono meno soddisfacenti. la poliammide 6.10 ha caratteristiche meccaniche e termiche simili alle

precedenti pur essendo decisamente meno igroscopica.

Sotto il profilo applicativo, le poliammidi hanno un aspetto untuoso eceroso che, comunque, non risulta sgradevole al tatto. Da esse si

possono ricavare manufatti che resistono ai solventi, agli oli, ai grassi,alle soluzioni saline e agli acidi diluiti, oltre che resistenti all'usura.

Apprezzate anche le caratteristiche di resistenza meccanica, la rigidità, lastabilità dimensionale, le caratteristiche estetiche e la lavorabilità anchequando è necessario ottenere parti stampate di ridotto spessore.

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Caratteristiche dei nylon


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Aspetto Non trasparente; numerosi colori coprenti

Qualità della superficie Molto brillante

Rigidità Elevata; modulo elastico a trazione

Resistenza all’urto e alla rottura Elevata (in funzione del tipo e dell’umidità)

Resistenza all’abrasione Elevata

Resistenza chimica Buona, in particolare verso carburanti, lubrificanti,

solventi e detergenti

Isolamento elettrico Buono. Rigidità dielettrica: 30-40 kV/mm

Res. spec. di volume: 1010-1016 Ohm*cmLavorabilità Ottima fluidità e rapida solidificazione

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Principalmente vengono utilizzate per la costruzione di:

Fibre per corde (nylon 6 e nylon 6,6), per pneumatici, per cinghie eper filtri.

Fibre tessili per vestiti, calze, tappeti e moquette.

In particolare il nylon 6,6 viene usato anche come materiale plasticocome “TECNOPOLIMERO” (esempio per teli e rivestimenti), basti

pensare ai teli di rivestimento utilizzati per le serre in agricoltura. Inizialmente legate all'industria tessile, le applicazioni delle resine

poliammidiche si sono poi estese al settore dei componentiindustriali e degli articoli tecnici che devono resistere agli urti,all'usura e all'attacco dei solventi.

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Film AutomotiveElectrical/electronics

Consumer goods

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Biomateriali polimerici - 1


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I biomateriali polimerici sono molto usati in bioingegneria perché: è facile ottenere manufatti in molte forme quali fibre, tessuti, pellicole,

barre, liquidi viscosi, inoltre si possono fabbricare materiali compositi dicui possono costituire sia la matrice sia il riempitivo.

I polimeri sintetici hanno una struttura molto simile a quella dei polimerinaturali contenuti nei tessuti biologici (collagene).

In alcuni casi è possibile ottenere legami chimici tra le catene dei

polimeri naturali e quelle dei polimeri sintetici. Possono avere quindi una buona biocompatibilità e in alcuni casi il

polimero può essere metabolizzato, degradato e eliminato (polimeribioassorbibili).

I polimeri per uso biomedico devono contenere una quantità moltolimitata, se non addirittura assente, di additivi e di residuimonomerici, in quanto risultano solitamente tossici e in alcuni casianche cancerogeni.

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Biomateriali polimerici - 2l h d d f f b d d


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I Nylon hanno una grande tendenza a formare fibre, sono dotati dielevata cristallinità e hanno elevata resistenza in direzione della

fibra. I nylon e le poliammidi in generale sono considerati materiali

abbastanza biocompatibili anche se non va mai dimenticato che essiperdono molta della loro resistenza quando vengono impiantati invivo a causa della loro igroscopicità (è noto che le molecole d’acqua

assorbite da questi polimeri tendono a plasticizzarli). Inoltre il Nylon viene attaccato dagli enzimi proteolitici.

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Altro rappresentante di questa categoria di materiali è il poli-(p-fenilentereftalato), meglio conosciuto come Kevlar, polimerofabbricato dalla Dupont®.

Tale materiale è una poliammide aromatica; viene facilmentetrasformata in fibre che presentano una resistenza anche di cinquevolte maggiore rispetto all’acciaio. Il Kevlar trova largo sbocco diapplicazione nella realizzazione di materiali compositi.

I poliesteri maggiormente utilizzati per applicazioni biomediche sonopolimeri termoplastici lineari aromatici o alifatici quali ilpolietilentereftalato (PET o Dacron), l’acido poliglicolico (PGA),l’acido polilattico (PLA).

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Dr. Lidia Castoldi

Le poliammidi e i poliesteri sono considerati materiali abbastanzabiocompatibili e sono principalmente utilizzati nel caso si cerchi unabuona aderenza con i tessuti connettivi.

Il campo di applicazione principale di questi materiali è quello dellesuture che possono essere: bioassorbibili, realizzate con poliesteri lineari alifatici o loro copolimeri;

non bioassorbibili, realizzate in PET, Nylon 66 o Nylon 6.

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In ortopedia sono utilizzati tessuti o fibre inDacron o Kevlar impregnati con gomme

siliconiche per la sostituzione di tendini elegamenti.

I tessuti di Dacron trovano interessantiapplicazioni quando è necessario rinforzaretessuti danneggiati come nelle ernie

addominali e inguinali Nel settore cardiovascolare si usa il Dacron o il

Mylar per fabbricare protesi vascolari e anellidi sutura per protesi valvolari cardiache. Questi materiali vengono prodotti in fibre e poi

successivamente tessuti. La coagulazione del sangue sulla loro superficie

consente una progressiva crescita del

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12-Proprieta Dei Materiali e Dei Nylon