LE ARAMIDI

Le aramidi, il cui nome deriva dalla contrazione di " Ammidi Aromatiche", sono una famiglia di nylons, compresi Nomex e Kevlar. Il Kevlar viene utilizzato per realizzare ad esempio giubbotti antiproiettile e pneumatici per biciclette resistenti alle forature. Credo che con il Klevar si possano anche produrre pneumatici per biciclette resistente ai proiettili, in caso di necessità!.

Le miscele di Nomex e Kevlar vengono utilizzate per produrre indumenti ignifughi. Il Nomex è quello che usano i conducenti di quegli enormi dragster e trattori superpotenti per non ustionarsi a morte nel caso in cui i loro potenti mezzi sputafuoco ne sputino un po' troppo. Grazie al Nomex una parte importante della cultura americana può stare al sicuro. (I polimeri hanno anche un altro ruolo in questi mezzi mostruosi, sotto forma di elastomeri, con i quali vengono prodotti quei pneumatici giganti). Le miscele di Nomex e Kevlar proteggono anche i pompieri.

Il Kevlar è un poliammide nel quale tutti i gruppi ammidici sono separati da gruppi parafenilenici ossia i gruppi ammidici si attaccano agli anelli fenilici opposti uno all'altro, negli atomi di carbonio 1 e 4. Il Kevlar è rappresentato nella figura grande in cima alla pagina.

picture caption: Nel Klevar i gruppi aromatici sono collegati nella catena di base nelle posizioni 1 e 4. Questo viene detto legame para.

Il Nomex, d'altro canto, ha gruppi metafenilenici, ossia i gruppi ammidici sono attaccati all'anello fenilico nelle posizioni 1 e 3.

picture caption:Nel Nomex i gruppi aromatici sono tutti collegati nella catena di base nelle posizioni 1 e 3. Questo viene detto legame meta.

Il Kevlar è un polimero molto cristallino. Ci è voluto molto tempo per capire come realizzare qualche cosa di utile con il Kevlar in quanto non si dissolveva in nessuna sostanza. Quindi utilizzarlo come soluzione era impossibile. Per fonderlo ci volevano almeno 500 °C quindi anche la fusione era esclusa. A un certo punto una scienziata di nome Stephanie Kwolek meditò un piano brillante. Cliccate qui per saperne di più.

Le aramidi vengono usati come fibre. Formano fibre ancora migliori di quelle delle poliammidi non aromatiche, come il nylon 6,6.

Perché? Perché?

Ok, poiché sembra che tutti lo debbano sapere, ve lo dirò. Ha a che fare con una piccola stravaganza delle ammidi. Hanno la capacità di mostrare due forme diverse, o conformazioni. Potrete vederlo nella figura di una ammide a basso peso molecolare. Le due figure rappresentano lo stesso composto, in due diverse conformazioni. Quella sulla sinistra viene detta conformazione trans, quella sulla destra è la conformazione cis.

Picture caption:un ammide trans : : : un ammide cis

In Latino trans significa "sul lato opposto". Quindi quando i gruppi idrocarburici dell'ammide sono sui lati opposti del legame peptidico, il legame tra l'ossigeno carbonilico e l'azoto ammidico, si ha una ammide trans. Allo stesso modo, cis in Latino significa "sullo stesso lato", e quando entrambi i gruppi idrocarburici sono sullo stesso lato del legame peptidico, si ha una ammide cis.

picture caption:Nell'ammide trans (a sinistra) i gruppi idrocarburici sono sui lati opposti del legame peptidico; nell'ammide cis ( a destra) i gruppi idrocarburici sono sullo stesso lato del legame peptidico

La stessa molecola ammide può passare liberamente dalla conformazione cis a quella trans senza richiedere troppa energia.

Le stesse conformazioni cis e trans esistono anche nelle poliammidi. Quando ci sono tutti i gruppi ammidici in un poliammide, come il nylon 6,6 ad esempio, il polimero si distende completamente su una linea retta. Questo è proprio quello che vogliamo per le fibre, poiché le catene lunghe, diritte, completamente distese si compattano meglio nella forma cristallina che crea le fibre. Purtroppo c'è sempre qualche legame ammidico nella conformazione cis. Quindi le catene del nylon 6,6 non si allungano mai completamente.

picture caption: Il Nylon 6,6 può essere facilmente trasformato in fibra quando tutti i gruppi ammidici sono nella conformazione trans (figura in alto) …. Ma un legame cis (figura in basso) provoca un attorcigliamento che scombina tutto!

Ma il Kevlar è differente. Quando prova a passare nella conformazione cis, gli idrogeni sui grandi gruppi aromatici fanno da impedimento. La conformazione cis presenta gli idrogeni un po' troppo vicini di quanto vorrebbero stare. Così il Kevlar resta completamente nella trans- conformazione . Può così formare bellissime fibre.

picture caption: Nel Kevlar non si forma una conformazione cis a causa dell'impedimento sterico. Questi grandi anelli aromatici (figura in alto) sono un impedimento. Così (figura in basso) rimane una poliammide praticamente solo trans, che si distende completamente per formare bellissime fibre.

Può essere utile osservare una figura come questa. Osservate la figura riportata qui sotto e potrete notare che quando il Kevlar cerca di formare la conformazione cis non c'è spazio sufficiente per gli idrogeni del fenile. Quindi normalmente si trova solo la conformazione trans.

picture caption: Nella figura in alto si vede che non c'è spazio sufficiente per gli atomi di idrogeno del fenile nella conformazione cis; solo nella conformazione trans (figura in basso) tutti gli atomi di idrogeno hanno spazio sufficiente per respirare.

Esiste un altro polimero che si allunga ancora meglio e si chiama polietilene ad altissimo peso molecolare. Ha sostituito addirittura il Kevlar per realizzare giubbotti anti proiettile!

Ma torniamo al Kevlar….

Anche gli anelli fenilici delle catene adiacenti si ammucchiano una sopra l'altro facilmente ed ordinatamente, questo rende il polimero ancora più cristallino e le fibre ancora più forti.

Gli altri polimeri utilizzati come fibre sono:

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