LA PAGINA SULLA RETICOLAZIONE

Rubiamo il fuoco a Vulcano

Tanto tempo fa l'unica gomma a disposizione era il lattice naturale, il poliisoprene . Preso direttamente dall'albero, il lattice di gomma naturale non è molto utile. Si scioglie e diventa appiccicaticcio quando viene scaldato e diventa rigido e fragile quando viene raffreddato. Pneumatici fatti con questo materiale non sarebbero molto utili a meno che uno non viva in un'isola felice ad una temperatura costante di 20 °C per tutto l'anno.

Tanto tempo fa…quanto tempo fa mi chiedete voi?. Circa centosessanta anni fa , il 1839 per essere esatti. Ancora prima che esistessero automobili che avessero bisogno di pneumatici, ma l'idea di una gomma utilizzabile era molto affascinante. Una persona che cercava di rendere più utile la gomma si chiamava Charles Goodyear, un pensatore e inventore, con poco successo, dobbiamo dire, fino a quel momento. Mentre bighellonava nella sua cucina con in mano una pentola piena di lattice di gomma, accidentalmente versò un po’ di zolfo in quella sostanza appiccicosa. Ci credereste, quando diede un'occhiata a quella miscela di gomma, vide che non si scioglieva e non si appiccicava quando veniva riscaldata e non diventava fragile quando la lasciava all'aperto tutta la notte durante il freddo inverno nel Massachusetts. Chiamò la nuova gomma, gomma vulcanizzata.

Legando tutto insieme

Cosa era successo? Cosa ha fatto lo zolfo alla gomma? Ha formato dei ponti che legano tutte insieme le catene polimeriche della gomma. Sono denominati reticolazioni. Potete vederli nella figura. I ponti formati da piccole catene di atomi di zolfo legano una catena di poliisoprene ad un'altra, fino a quando tutte le catene sono unite in una supermolecola gigante. Questo particolare processo di reticolazione della gomma si chiama "vulcanizzazione", in onore al Dio greco del fuoco!
 
 

Ebbene si ragazzi, significa esattamente quello che state pensando. Un oggetto fatto con gomma reticolata è effettivamente un'unica molecola. Una molecola talmente grande da poter stare in una mano. Wow!
 

Queste reticolazioni legano insieme tutte le molecole del polimero. Poiché sono legate una all'altra, quando la gomma diventa bollente, non possono scorrerere una sull'altra o una intorno all'altra. E' il motivo per cui non fonde. Inoltre poiché tutte le molecole di polimero sono legate insieme, non si possono staccare facilmente una dall'altra. E' il motivo per cui la gomma vulcanizzata di Charles Goodyear non diventa fragile quando si raffredda.

Possiamo vedere cosa succede concettualmente, e guardare la figura più grande. Il disegno indica la differenza tra un insieme di catene polimeriche di un singolo polimero non reticolato ed una struttura reticolata tridimensionale.
 

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Altri tipi di gomma, che i chimici chiamano elastomeri reticolati, comprendono
 
 

Polibutadiene

Poliisobutilene

Policloroprene

Di più! Di più!

La gomma non è l'unico materiale che può essere reticolato. Anche la plastica diventa più resistente con la reticolazione. La formica (si pronuncia con l'accento sulla "o", non è l'insetto!) è un materiale reticolato.

I polimeri reticolati vengono normalmente stampati e formati prima di essere reticolati. Una volta effettuata la reticolazione, normalmente un procedimento che avviene ad alta temperatura, l'oggetto non può più essere modificato nella sua forma. Poiché il calore normalmente dà origine alla reticolazione che rende la forma permanente, chiamiamo questi materiali termoindurenti. Questa definizione li distingue dai termoplastici, che non sono reticolati e possono essere formati una seconda voltaanche dopo eseere stati stampati. E' interessante sapere che il primo termoindurente è stato proprio il poliisoprene. Maggiore è la reticolazione causato dallo zolfo che si inserisce nel poliisoprene, più il materiale diventa rigido. La gomma flessibile è leggermente reticolata, un termoindurente molto resistente è fortemente reticolato. (E' stato il fratello di Charles, Noah a realizzare i primi termoindurenti in polisioprene). Ecco alcuni termoindurenti reticolati:

Resine epossidiche

Polidiciclopentadiene

Policarbonato

I polimeri reticolati possono essere anche rivestimenti, adesivi e parti elettroniche. I materiali reticolati non si possono sciogliere nei solventi, in quanto tutte le catene polimeriche sono legate insieme da legami covalenti. Possono assorbire i solventi. Una parte di un materiale reticolato che ha assorbito molto solvente viene detta gel. Un tipo di gel che probabilmente vi è familiare è la poliacrilammide reticolata. La poliacrilammide non reticolata è solubile in acqua, e invece la reticolata può assorbire acqua. Gel di poliacrilammidi reticolati tagliati con acqua (water-loggeg gels) sono usati per realizzare lenti a contatto morbide.

La trappola

Le reticolazioni rendono sia gli elastomeri che la plastica più resistente, ma c'è un problema. Poiché i materiali reticolati non si fondono è molto difficile riciclarli. Una risposta a questo problema è quello di creare legami incrociati che si possano invertire o disfare, che ci crediate o no. Una famiglia di materiali che utilizza reticolazioni reversibili sono gli elastomeri termoplastici.
 

Epilogo
 

Charles Goodyear non è mai diventato ricco per la sua invenzione. Trascorse la sua vita in azioni legali per violazioni di brevetto. Quando morì, la sua società, Goodyear, diventò quel gigante di successo che tutti conosciamo. La società ora è situata ad Akron, nell'Ohio. Dico questo perché, in questa città, presso un'altra società che produce gomma, qualcun altro ha scoperto un nuovo metodo intelligente per realizzare la gomma reticolata. Cliccate qui per scoprire qual è.

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