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Immagina questo: hai inciampato su una scatola di materiale senza etichetta o documentazione identificabile. Cosa fai? Scarteresti il materiale o cercheresti di identificarlo? Che tu sia un ricercatore, uno scienziato dei materiali, un ingegnere, uno studente o un individuo curioso, identificando un polimero sconosciuto. Questo blog vi guiderà attraverso le fasi della caratterizzazione del materiale polimerico.

Caratterizzazione dei polimeri udimentali:

Una sofisticata apparecchiatura analitica non è sempre necessaria o disponibile per caratterizzare un polimero sconosciuto. Sebbene gli strumenti avanzati offrano maggiore precisione e vantaggi nell'identificazione dei polimeri, esistono metodi più semplici e convenienti che possono essere utilizzati senza la necessità di beni strumentali ad alto costo. Questa sezione aiuterà a delineare il processo di identificazione di un materiale polimerico senza fare affidamento su costose apparecchiature analitiche.

1. Ottenere un campione di materiale: Il campione deve essere della materia prima, ovvero pellet o polveri per materiali termoplastici da utilizzare per i seguenti metodi di test.
   
   
2. Ispezione visiva e fisica: Inizia esaminando le proprietà fisiche del polimero. Prendere nota dell’aspetto, del colore, della trasparenza, della consistenza (flessibilità/morbidità) e di eventuali caratteristiche distintive. potrebbe fornire indizi preliminari sul tipo di polimero. Ad esempio, se un materiale ha una sensazione simile alla gomma, potrebbe essere TPE, TPV o TPU. Se il materiale è chiaro, è probabile che si tratti di un materiale amorfo. Tuttavia, se un materiale è opaco, potrebbe essere un materiale amorfo colorato o semicristallino. Se il materiale è “waxy”, potrebbe essere presente nella famiglia delle poliolefine.
   
   
3. Test di solubilità: Prendere due dei materiali sconosciuti e posizionare ciascun pellet in una provetta. Riempire la prima provetta circa a metà con toluene e riempire la seconda provetta circa a metà con acetone, quindi tappare entrambe le provette. Miscelare attentamente ciascuna provetta di pellet polimerico e solvente e osservare eventuali variazioni nelle dimensioni/forma del pellet. Il pellet si gonfia, si scioglie, si rompe/si schiaccia o non ha alcun effetto? Tenere presente che questo test deve essere eseguito con un pellet polimerico; tuttavia, se si sta cercando di identificare la polvere, potrebbe essere possibile osservare solo il livello di dissoluzione a causa della piccola granulometria della polvere.
   
   

Tabella 1. Effetto dei solventi polari e non polari su vari polimeri

Gonfiore: aumento del volume del pellet polimerico

Dissoluzione: La formazione di una soluzione quando un soluto si dissolve in un solvente

Crazing: Stadio intermedio tra la resa e la frattura osservato visivamente come sbiancamento del polimero

4. Test di densità: Un semplice test dell'acqua può aiutare a determinare la densità di un materiale. L’acqua ha una densità di 1 g/cm³, il che significa che se un polimero sconosciuto galleggia, deve avere una densità < 1 g/cm³ e se il pellet si affonda, allora la densità di quel polimero è > 1 g/cm³.
   • Nota: I materiali poliolefinici (tipicamente PE e PP) hanno una densità < 1 g/cm³ e pertanto dovrebbero galleggiare.

5. Test di infiammabilità di Beilstein per (la maggior parte) alogenuri (Cl, Br, I): Riscaldare alcuni pollici di filo di rame solido. Una volta caldo, premere il filo caldo nel materiale del campione abbastanza a lungo da far aderire del materiale del campione al filo. Riscaldare di nuovo il filo di rame e annotare il colore della fiamma. Le variazioni nel colore della fiamma sono dovute alla formazione di sali volatili di alogenuro di rame.
   1. Cloro ⇒ Verde acceso
   2. Bromo ⇒ Blu brillante-verde
   3. Iodio ⇒ Blu-viola intenso
      
      

Figura 1. Test di infiammabilità di Beilstein^[1]

6. Test del comportamento termico: Esporre il polimero al calore utilizzando una piastra calda, un forno o una fiamma (con cautela). Osservare comportamenti come ammorbidimento, fusione, bruciatura e carbonizzazione. Ciò aiuterà a identificare transizioni termiche specifiche.

Rimani sintonizzato per la Parte 2 di Identificazione di polieri sconosciuti con caratterizzazione avanzata dei polimeri.

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[1] Nichols, Lisa. “6.4D: Test individuali.” Chemistry LibreTexts, Libretexts, 7 aprile 2022, chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_Lab_Techniques_%28Nichols%29/06%3A_Miscellaneous_Techniques/6.04%3A_Chemical_Tests/6.4D%3A_Individual_Tests.