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Struttura chimica – Relazione tra le proprietà Chimica Il polietersulfone RADEL A ed il polifenilsulfone RADEL R rappresentano un’estensione logica della gamma Solvay di materie termoplastiche ad alte prestazioni. Appartenenti alla famiglia dei polimeri sulfonici, esemplificata dal polisulfone UDEL, questi polimeri presentano molte delle proprietà eccezionali tipiche dell’ UDEL. Rispetto al polisulfone UDEL, il polietersulfone RADEL A presenta migliori prestazioni termiche, intrinseca autoestinguenza, migliore resistenza agli agenti chimici e migliori proprietà meccaniche. Il polifenilsulfone RADEL R offre tenacità e resistenza all’urto eccezionali combinate ad una resistenza agli agenti chimici superiore persino a quella del polietersulfone RADEL A. La struttura chimica del polisulfone UDEL, del polifenilsulfone RADEL R e del polietersulfone RADEL A viene presentata in figura 1. Struttura chimica – Relazione tra le proprietà La stereochimica del gruppo sulfone impedisce la cristallizzazione allo stato fuso di questi polimeri, che sono pertanto amorfi e presentano elevata chiarezza e trasparenza. Questi polimeri sono composti di unità aromatiche (fenileni) legate a ponte dai gruppi chimici sulfone, etere e, nel caso del polisulfone UDEL, isopropilidene. Queste unità a ponte, evidenziate in figura 2, impartiscono ai polisulfoni caratteristiche prestazionali speciali, fra cui stabilità idrolitica, stabilità termo-ossidativa e del fuso, alte temperature d’utilizzo e duttilità. In particolare, il gruppo elettronegativo sulfone, in cui lo zolfo si trova al più alto stato d’ossidazione, conferisce al polimero un’eccellente stabilità termo-ossidativa e consente nel lungo periodo temperature d’utilizzo più elevate. Figura 2 Unità a ponte Introduzione Figura 1 Strutture chimiche Polisulfone UDEL Sulfone Etere Isopropilidene Polifenilsulfone RADEL R Polietersulfone RADEL A Principalmente con una bassa percentuale di polietersulfone polieteretersulfone Il segmento fenilenetere contribuisce ad impartire flessibilità alla catena principale del polimero, con conseguente elevata tenacità, allungamento e duttilità, oltre a facile plastificazione. L’eccezionale stabilità idrolitica che distingue i polisulfoni da altre materie termoplastiche è una conseguenza della resistenza all’idrolisi, sia del gruppo fenilensulfone sia del gruppo etere. Invece, altri prodotti disponibili in commercio, quali policarbonati, poliesteri, poliarilati e polieterimmidi, contenendo gruppi a ponte polieterimmidi idrolizzabili nelle unità ripetitive, sono soggetti a degradazione del peso molecolare con conseguente notevole perdita di proprietà quando vengono esposti ad ambienti acquosi aggressivi, come acqua bollente, vapore, soluzioni acide o caustiche. Il polietersulfone presenta la massima concentrazione di unità sulfone nella struttura ripetitiva polimerica. Poiché tale struttura polare è in grado d’attirare l’acqua, ne risulta che il polietersulfone presenta l’assorbimento più elevato d’acqua fra tutti i polimeri sulfonici disponibili in commercio. Il RADEL R possiede un’unità bifenilene che contribuisce ad aumentarne la resistenza all’urto e riduce la sensibilità all’intaglio, con conseguenti valori d’Izod con intaglio superiori a 690 J/m. Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 2 –
Scelta del materiale Dati tecnici Scelta del materiale La famiglia dei polimeri sulfonici, che include il polisulfone UDEL, il polietersulfone RADEL A ed il polifenilsulfone RADEL R, è composta da resine amorfe caratterizzate da eccellente stabilità termica, elevata resistenza e tenacità, eccellente stabilità idrolitica, trasparenza e buona resistenza a stress cracking ambientale. I blend polisulfonici MINDEL ed i blend polifenilsulfonici ACUDEL offrono ulteriori vantaggi di costo e prestazioni. Le differenze esistenti tra i polimeri sulfonici, evidenziate in questa sezione, consentono all’utente di scegliere il materiale più idoneo ai requisiti specifici. La maggioranza di queste resine è trasparente, mentre i blend sono opachi. Il polisulfone UDEL, essendo il più economico nella gamma di prodotti, è il materiale più utilizzato. Questo polimero presenta il minor colore, la maggiore chiarezza ed una stabilità idrolitica inferiore solamente a quella del polifenilsulfone RADEL R, un materiale dalle prestazioni molto superiori. Ulteriori informazioni sull’UDEL sono riportate nella relativa Guida alla progettazione, che può essere richiesta al funzionario Solvay oppure presso il nostro sito Web. La figura 3, che mette a confronto le prestazioni termiche relative delle resine RADEL e dei rispettivi blend con quelle del polisulfone UDEL e del policarbonato, evidenzia che le resine RADEL sono preferite per ambienti a temperature più elevate. La figura 4 presenta un confronto della stabilità idrolitica di queste resine con quella del policarbonato e del polisulfone. Il polisulfone offre un’eccellente stabilità idrolitica, inferiore solamente a quella del polifenilsulfone RADEL R e dei blend polifenilsulfonici. Le prestazioni relative delle resine RADEL in seguito ad esposizione a solventi organici sono riportate in figura 5. Dal grafico si può notare che il polifenilsulfone RADEL R offre di gran lunga la maggiore resistenza all’attacco e/o allo stress cracking da parte dei solventi organici. Il polietersulfone RADEL A, i blend polifenilsulfonici ed il polisulfone UDEL offrono prestazioni decisamente migliori del policarbonato. Una proprietà chiave in molte applicazioni è la resistenza all’urto. Questa proprietà è difficile da quantificare. Alcuni test misurano la sensibilità agli intagli, altri la resistenza alla penetrazione ad alta velocità. In figura 6 viene riportata una stima della resistenza all’urto in condizioni reali delle resine RADEL, con valutazioni relative a prove d’impatto per caduta ed impatto a trazione. La figura evidenzia che queste resine sono materiali tenaci e duttili con eccellente resistenza all’urto in condizioni reali. Il polietersulfone RADEL A è disponibile sia in gradi non caricati sia in gradi rinforzati con fibra di vetro. Ogni grado è disponibile in una gamma di valori di viscosità. Struttura chimica – Relazione tra le proprietà Figura 3 Prestazioni termiche relative delle resine RADEL Prestazioni termiche Prestazioni relative Policarbonato Figura 4 Stabilità idrolitica delle resine RADEL Stabilità idrolitica Prestazioni relative Prestazioni relative Policarbonato Figura 5 Resistenza delle resine RADEL ai solventi organici Resistenza ai solventi organici Policarbonato – 3 – Guida alla progettazione delle resine RADEL
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