Polimerizarea

Polimerizarea stereospecifica

În drumul mereu ascendent al materialelor plastice, o deosebita importanta a avut descoperirea facuta de Karl Ziegler, în anul 1954, si anume ca amestecul de combinatii organo-aluminice si tetraclorura de titan catalizeaza polimerizarea etilenei la presiuni joase. Pâna la acea data, polietilena se obtinea numai prin polimerizarea radicalica la presiuni de ordinul câtorva mii sau chiar zeci de mii de atmosfere (5000-20.000) atmosfere, conducând la asa numita polietilena de presiune înalta si foarte înalta sau polietilena de densitate joasa (0,92 g/cm3). Macromoleculele acestui polimer prezinta numeroase ramificatii, ceea ce face ca materialul plastic sa aiba o cristalinitate de numai 40-50%. Ca urmare, polietilena de densitate joasa se caracterizeaza prin rezistenta termica si mecanica relativ scazute (polietilena moale).

Procedeul Ziegler a revolutionat tehnologia de obtinere a polietilenei, permitând obtinerea industriala a acesteia la presiuni de numai câteva atmosfere. Aceasta polietilena este formata în principal din macromolecule liniare, cu foarte putine ramificatii, ceea ce permite împachetarea usoara a macromoleculelor. Drept urmare, creste continutul în faza cristalina pâna la 94%, iar proprietatile termomecanice ale acestui material plastic sunt considerabil îmbunatatite.

Polietilena obtinuta prin procedeul Ziegler este cunoscuta sub numele de polietilena de mare densitate, (0,97 g/cm3) sau polietilena dura. Pe lânga utilizarile clasice în domeniul ambalajelor, ea are si alte întrebuintari, cum ar fi: conducte de presiune, izolatii electrice, rezervoare foarte mari, ambarcatiuni usoare sau chiar roti dintate.

Descoperirea lui Karl Ziegler a fost dezvoltata cu succes de lucrarile lui Giulio Natta si ale scolii sale. În anul 1955 Giulio Natta pune bazele polimerizarii stereospecifice care permite obtinerea polimerilor stereoregulati, folosind drept catalizator de polimerizare produsii de reactie ai combinatiilor organo-aluminice cu compusii materialelor traditionale (asa numitii catalizatori Ziegler-Natta). Importanta acestor descoperiri rezulta si din faptul ca în 1963, celor doi savanti le-a fost decernat premiul Nobel pentru chimie.

Cu acesti catalizatori au fost polimerizati cei mai diversi momomeri, obtinnându-se materiale plastice cu proprietati noi. Una din proprietatile de baza este aceea ca sunt apte de a cristaliza, datorita aranjamentului spatial regulat al monomerilor si ai substituentilor acestora, faptul acesta conferindu-le o rezistenta mecanica si termica superioara celor ale materialelor plastice atactice (nestereoregulate). În acest sens o mare realizare a constituit-o obtinerea polipropilenei izotactice cu structura cristalina a carei temperatura de topire este de circa 165°C, pe când polipropilena atactica, amorfa are intervalul de înmuiere la 100-120°C. Deosebit de interesanta este obtinerea unor polimeri de propilena stereobloc. Sinteza decurge astfel încât în macromolecule se gasesc blocuri cristaline si amorfe. Un asemenea material plastic se topeste într-un interval larg de temperatura, (100-170°C) ceea ce îi faciliteaza prelucrarea.

Pentru a îmbunatati calitatile maselor plastice se recurge si la alte procedee. Materialele plastice izotactice se utilizeaza atât ca atare, cât si sub forma compozitiilor lor ranforsate (cu fibre de sticla, grafit, fibre de azbest etc). Ranforsarea (armarea) materialelor plastice mareste mult rezistenta mecanica si greutatea specifica, dar în acelasi timp creste si pretul lor.

Alte cai e modificare a proprietatilor materialelor plastice constau în formarea de aliaje între ele, grefari de macromolecule pe un material dat etc.

Iata pe scurt câteva dintre cele mai interesante domenii de aplicare a materialelor plastice.

Industria de ambalaje este si va ramâne si în viitor în lume principalul consumator de materiale plastice. Se estimeaza ca rata de dezvoltare a ambalajelor din plastic va fi în continuare în medie de 10% anual în lume, iar pe tari o dezvoltare proportionala cu produsul national brut. Materialele plastice au patruns adânc în domeniile de utilizare ale sticlei, tablelor si foliilor metalice, extinderea si perfectionarea sistemelor de ambalaje.

În domeniul materialelor de constructii, masele plastice îsi vor continua de asemenea ascensiunea, pe plan mondial atingându-se ritmuri de crestere a productiei si consumului de 10-15%. Principalele categorii de produse sunt profilele din materiale plastice ca înlocuitor ai tablelor ondulate si profilelor metalice, panourile stratificate, elementele prefabricate cu izolatie termica si fonica din spume poliuretanice, retele sanitare si electice cuprinzând tevi din policlorura de vinil si poliolefine, instalatii sanitare din poliesteri armati, polimeri acrilici sau aliaje din diferite materiale plastice cum ar fi acrilonitrilul, butadiena si stirenul(ABS).