Caratteristiche dei polimeri di condensazione
I polimeri di condensazione si formano più lentamente dei polimeri di addizione, spesso richiedendo calore, e sono generalmente di minor peso molecolare. I gruppi funzionali terminali su una catena rimangono attivi, così che i gruppi di catene più corte si combinano in catene più lunghe nelle ultime fasi della polimerizzazione. La presenza di gruppi funzionali polari sulle catene spesso aumenta le attrazioni catena-catena, in particolare se queste coinvolgono il legame a idrogeno, e quindi la cristallinità e la resistenza alla trazione. I seguenti esempi di polimeri di condensazione sono illustrativi.
Nota che per la sintesi commerciale i componenti dell’acido carbossilico possono in realtà essere impiegati sotto forma di derivati come gli esteri semplici. Inoltre, le reazioni di polimerizzazione per il Nylon 6 e lo Spandex non procedono per eliminazione di acqua o altre piccole molecole. Tuttavia, il polimero si forma chiaramente con un processo di crescita a gradini. Alcuni polimeri di condensazione
La differenza di Tg e Tm tra il primo poliestere (completamente alifatico) e le due poliammidi di nylon (5° & 6° voci) mostra l’effetto del legame idrogeno intra-catena sulla cristallinità. La sostituzione di legami alchilidenici flessibili con anelli benzenici rigidi irrigidisce anche la catena polimerica, portando ad un aumento del carattere cristallino, come dimostrato per i poliesteri (voci 1, 2 & 3) e poliammidi (voci 5, 6, 7 & 8). Gli alti valori di Tg e Tm per il polimero amorfo Lexan sono coerenti con la sua brillante trasparenza e rigidità simile al vetro. Kevlar e Nomex sono materiali estremamente duri e resistenti, che trovano impiego nei giubbotti antiproiettile e nell’abbigliamento ignifugo.
Molti polimeri, sia per addizione che per condensazione, sono usati come fibre I principali metodi di filatura dei polimeri sintetici in fibre sono da fusioni o soluzioni viscose. I poliesteri, le poliammidi e le poliolefine sono di solito filati da fusione, purché la Tm non sia troppo alta. I poliacrilati soffrono di degradazione termica e sono quindi filati da soluzione in un solvente volatile. La trafilatura a freddo è un importante trattamento fisico che migliora la resistenza e l’aspetto di queste fibre polimeriche. A temperature superiori a Tg, una fibra più spessa di quella desiderata può essere allungata forzatamente fino a molte volte la sua lunghezza; e così facendo le catene polimeriche si districano e tendono ad allinearsi in modo parallelo. Questa procedura di stiratura a freddo organizza i domini cristallini orientati in modo casuale, e allinea anche i domini amorfi in modo che diventino più cristallini. In questi casi, la morfologia fisicamente orientata è stabilizzata e mantenuta nel prodotto finale. Questo contrasta con i polimeri elastomerici, per i quali la morfologia allungata o allineata è instabile rispetto alla morfologia amorfa a spirale casuale.
Questo trattamento di trafilatura a freddo può anche essere usato per trattare film polimerici (ad es. Mylar & Saran) così come le fibre.
La polimerizzazione a crescita graduale è anche usata per preparare una classe di adesivi e solidi amorfi chiamati resine epossidiche. Qui il legame covalente avviene tramite una reazione SN2 tra un nucleofilo, di solito un’ammina, e un epossido terminale. Nell’esempio seguente, lo stesso intermedio del bisfenolo A usato come monomero per il Lexan serve come impalcatura difunzionale a cui sono attaccati gli anelli epossidici. Il bisfenolo A viene preparato dalla condensazione catalizzata dall’acido dell’acetone con il fenolo.
