13.6 Le tecniche di polimerizzazione Le reazioni di polimerizzazione si possono condurre in diversi modi a seconda del tipo di reazione e delle desiderate caratteristiche del polimero. Problemi comuni sono la notevole esotermicità delle poliaddizioni e la viscosità, che può diventare elevata in relazione alla concentrazione ed al grado di polimerizzazione. Quindi le difficoltà da superare riguardano sovente lo scambio di materia ed energia. Spesso la soluzione del problema non è univoca e le soluzioni adottate privilegiano gli aspetti prioritari a scapito degli altri. 13.6.1 Polimerizzazione in massa È un tipo di polimerizzazione che è condotta in assenza di solventi e in cui il polimero è solubile nel suo monomero. Poiché è inevitabile che la massa reagente presenti viscosità elevata, i maggiori problemi sono connessi allo scambio termico, alla separazione del monomero residuo e alla manipolazione di masse altamente viscose. È una tecnica largamente adottata per le policondensazioni che sono reazioni moderatamente esotermiche, in cui almeno parte del calore di reazione può essere asportato dall’evaporazione delle piccole molecole (acqua, alcol) che eventualmente si formano. Inoltre, per il procedere a stadi della reazione, si arriva ad elevate viscosità solo alle alte conversioni. La polimerizzazione in massa è raramente utilizzata per i monomeri vinilici a causa dell’elevata tonalità termica di quelle reazioni, tendendo anche presente che se si utilizzano iniziatori che si decompongono con la temperatura, la cinetica della reazione diverrebbe difficilmente controllabile. Un esempio è la polimerizzazione del metilmetacrilato per produrre manufatti trasparenti (plexiglas), dato che con questa tecnica, per l’assenza di solventi, si ottengono polimeri molto puri. Un altro esempio è la produzione del polistirene “cristallo”, che, come è intuibile, è la varietà trasparente. La reazione si inizia in tini agitati e quando raggiunge una conversione di circa il 30% si prosegue in una torre incamiciata in cui la massa viscosa si muove per gravità; l’elevata temperatura raggiunta (220 °C) nella parte terminale della torre contrasta l’elevata viscosità che si ha alle elevate conversioni. Le difficoltà nello scambio termico favoriscono la formazione di zone a differente temperatura in cui la reazione procede con differenti velocità. Ciò porta generalmente ad una polidispersione elevata. Assenza di solvente 13.6.2 Polimerizzazione in soluzione La polimerizzazione è condotta in un solvente che discioglie sia il monomero sia il polimero. La presenza del solvente assicura un buon controllo della temperatura, sia perché, se la viscosità non è elevata, il coefficiente di scambio termico resta sufficientemente alto, sia perché si può agevolmente controllare la temperatura conducendo la reazione a “ricadere”. È la scelta d’elezione quando si voglia ottenere un polimero in soluzione come per il polivinilacetato in metanolo da utilizzare come materia prima per la successiva alcolisi ad alcol polivinilico. Presenza di solvente