Fra i materiali plastici più ampiamente utilizzati sia in ambito civile che industriale, troviamo sicuramente il polipropilene (PP). Un materiale termoplastico e semicristallino dalla storia travagliata.
Polimero del propene, un derivato del petrolio, è stato fra gli ultimi materiali plastici della sua famiglia a giungere sul mercato. Al contrario del polietilene, che è praticamente stato sintetizzato in modo accidentale, il polipropilene ha richiesto anni e anni di studio per arrivare ad ottenere un materiale con proprietà definite e caratteristiche interessanti.
I primi tentativi di sintesi risalgono all’epoca ai primi decenni del ‘900, quando fu messa a punto la produzione industriale del polietilene. Proprio sulla scia dei risultati ottenuti con questo materiale si pensava che la polimerizzazione del propene potesse procedere in maniera simile. I risultati che si ottennero furono invece alquanto deludenti. Il materiale che si ricavava presentava proprietà non idonee al suo utilizzo. Si rammolliva contatto con dell’acqua appena tiepida e tendeva a degradarsi troppo facilmente.
Il problema risiedeva nella struttura del propene. Mentre l’etene, la molecola utilizzata per la sintesi del polietilene, è formata da soli due atomi di carbonio, il propene ne conta tre. Questa differenza, che sembra un’inezia, è in realtà sostanziale e comporta criticità importanti nel momento in cui si va a sintetizzare il polimero. Il terzo atomo di carbonio, infatti, è di ingombro all’interno della catena polimerica e la sua posizione può determinare le proprietà del materiale.
I primi esperimenti di sintesi del polipropilene non tenevano conto della posizione di questo atomo di carbonio, che si disponeva in modo casuale all’interno della catena polimerica. Il materiale che si otteneva era detto atattico e presentava proprietà pessime, che lo rendevano inutilizzabile.
Per risolvere il problema della sintesi del polipropilene si dovranno attendere gli anni ’50 del secolo scorso e la messa a punto dei cosiddetti catalizzatori di Ziegler-Natta. Queste sostanze scoperte da Carl Ziegler e Giulio Natta, entrambi Nobel per la chimica nel 1963, permisero un controllo minuzioso della reazione di sintesi del polipropilene. Potremmo dire che i catalizzatori di Ziegler-Natta diedero la possibilità di manovrare le singole molecole di propene come fossero mattoncini lego “atomici”.
Grazie a queste sostanze è infatti possibile decidere la posizione che occuperà il terzo atomo di carbonio all’interno della catena polimerica. Questo consente di ottenere il polipropilene isotattico, con il terzo atomo di carbonio tutto da una parte della catena, o polipropilene sindiotattico in cui il terzo carbonio alterna la propria posizione nella catena polimerica.
La scoperta dei catalizzatori di Ziegler-Natta segna un punto di svolta. Da questo momento il polipropilene è un materiale finalmente utilizzabile e conosce un enorme successo nell’industria della plastica. La sua forte inerzia chimica lo ha reso il materiale ideale per la fabbricazione di tutta una serie di utensili domestici: bacinelle, sedie, scolapasta, scodelle e così via. Non a caso è diventata la plastica del boom economico italiano!
Oggi viene largamente impiegato sia per la produzione di oggettistica di vario genere, che per altre applicazioni tecnologiche. Sta pian piano soppiantando il polivinilcloruro (PVC) come isolante per i cavi elettrici o per la produzione di sistemi di tubazioni. Oltre a presentare caratteristiche di isolamento elettrico migliori rispetto al PVC, ha anche il grosso vantaggio di non contenere elementi come il cloro che, in caso di incendio o esposizione ad alte temperature, possono liberare sostanze tossiche quali le diossine.
Per quanto riguarda la produzione di tubature per il trasporto di acqua o gas, sia in pressione che non, il polipropilene sta recuperando rispetto al polietilene che per molto tempo l’ha fatta da padrone. Negli ultimi anni, infatti, si sta assistendo a una sorta di testa a testa nell’impiego di questi due materiali in questo campo. Il polipropilene sta manifestando, in alcuni casi, migliori performance chimiche e meccaniche: lo stretto controllo in fase di sintesi del materiale consente di governarne precisamente le proprietà finali.
Ultima curiosità: in molti Paesi il polipropilene è utilizzato per la produzione delle banconote. Più resistente della carta, consente anche di introdurre maggiori sistemi di controllo anticontraffazione!
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