655 13.4 Caratteristiche applicative dei materiali polimerici 13.4 Determinazione delle caratteristiche CARATTERISTICHE APPLICATIVE DEI MATERIALI POLIMERICI Molti sono i metodi d analisi e le prove con cui si determinano le caratteristiche di un polimero e dei materiali in cui viene utilizzato. In questo paragrafo passeremo in rassegna le principali prove ed i principali parametri per caratterizzare dal punto di vista applicativo i materiali polimerici. Prova di trazione. tra le più importanti prove meccaniche anche per i polimeri. Si esegue su provini standardizzati e condizionati in temperatura ed umidità. Permette di ricavare gli usuali parametri come il carico e l allungamento a rottura, il carico e l allungamento a snervamento, il modulo d elasticità, ecc. I diagrammi carico/allungamento presentano un andamento molto difforme a seconda delle caratteristiche del materiale (v. Fig. 13.16). In particolare la curva (c), relativa ad un polimero cristallino a T > Tg, mostra dopo lo snervamento un forte allungamento a carico costante che risulta praticamente irreversibile, dovuto all orientamento delle catene polimeriche e dei cristalliti, dopo di che la resistenza aumenta bruscamente. Tale comportamento viene sfruttato nella produzione di fibre con l operazione di stiro per impartire ai filati la tipica resistenza delle fibre. A causa dei possibili scorrimenti viscosi tra le varie catene polimeriche anche in relazione alla Tg del materiale, la prova può dare risultati differenti a seconda della velocità con cui viene prodotto l allungamento e della temperatura di prova. Con prove simili si determinano il rilassamento dello sforzo (stress relaxation), cioè la variazione del carico nel tempo mantenendo costante l allungamento e la deformazione viscosa di rilassamento (creep relaxation), cioè l allungamento nel tempo sotto uno sforzo costante. Questi parametri servono a caratterizzare il comportamento viscoelastico, tipico dei polimeri. Oltre alla prova di trazione, si effettuano anche altre prove sotto carico, come la prova di compressione, di flessione e di torsione, da cui si ricavano le relative resistenze e moduli d elasticità. a c Carico b d e f Allungamento relativo Fig. 13.16 l/l Diagramma della prova di trazione di alcuni materiali polimerici. a) Polimero cristallino al di sotto della temperatura di transizione vetrosa; b) polimero amorfo a T Tg; d) polimero amorfo a T > Tg; e) polimero amorfo a T >> Tg; f) elastomero; ¡ : snervamento (le catene polimeriche scorrono irreversibilmente l una rispetto all altra); ¨ : rottura.