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Per il poliisoprene in sintesi, clicca qui!
Uno dei polimeri naturali più conosciuti è il poliisoprene, la gomma naturale. Gli antichi Maya e Aztechi lo raccoglievano dall’albero di hevea e lo usavano per fare stivali impermeabili e le palle che usavano per un gioco simile al basket. È quello che noi chiamiamo un elastomero, cioè recupera la sua forma dopo essere stato allungato o deformato. Normalmente, la gomma naturale viene trattata per darle dei legami incrociati, il che la rende un elastomero ancora migliore.

Il poliisoprene è un polimero diene, che è un polimero fatto da un monomero contenente due doppi legami carbonio-carbonio. Come la maggior parte dei polimeri dienici, ha un doppio legame carbonio-carbonio nella sua catena dorsale. Il poliisoprene può essere raccolto dalla linfa dell’albero di hevea, ma può anche essere prodotto dalla polimerizzazione Ziegler-Natta. Questo è un raro esempio di un polimero naturale che possiamo fare quasi bene come la natura.

Ecco alcune informazioni storiche. Durante la seconda guerra mondiale, i giapponesi tagliarono le forniture di gomma naturale per tutto il resto del mondo. E poiché la gomma naturale era la forma predominante in uso all’epoca, gli alleati erano bloccati. Immaginate un aereo senza guarnizioni e tubi di gomma, per non parlare delle gomme che assorbono gli urti durante l’atterraggio. Ora pensate a camion, carri armati e jeep con gli stessi problemi. Chissà come sarebbe il viaggio in un camion che va a 60 con ruote d’acciaio?

Così la scienza venne in soccorso! Un massiccio sforzo finanziato dal governo è stato montato negli Stati Uniti che ha portato molto rapidamente alla gomma sintetica. Il primo ad uscire dal blocco fu il poliisobutilene. Era una gomma abbastanza buona (e lo è ancora) ma soprattutto per il fatto insolito che non passa il gas (scusate). È l’unico polimero commerciale che trattiene l’aria all’interno di un pneumatico per settimane, anche mesi, alla volta. La gomma naturale non può farlo, quindi uno dei risultati dello sforzo bellico fu una soluzione al grande problema di dover gonfiare le gomme ogni settimana.

Ok, la guerra finì, la gomma naturale era di nuovo disponibile per tutto il mondo. La produzione aumentò a dismisura! Ma poi, lo stesso fece lo sforzo di fare altri elastomeri sintetici come il polibutadiene e il policloroprene. Quest’ultimo fu un’altra scoperta serendipitosa come quella del PIB: il policloroprene (chiamato anche neoprene) era in grado di NON gonfiarsi a contatto con benzina, diesel o olio motore. Un altro fantastico progresso nella scienza dei polimeri!

Com’è oggi la situazione della gomma naturale rispetto a quella sintetica? Si dividono il mercato, ed è enorme, circa 26 milioni di tonnellate all’anno. Secondo il grafico qui sopra, pubblicato nel 2016, circa il 54% della produzione mondiale è di gomma sintetica di vario tipo. Questo lascia un enorme 46% alla gomma naturale. E il bello è che la gomma naturale è una risorsa rinnovabile, proveniente dal più importante tipo di risorsa rinnovabile, gli alberi. Così si fa, Madre Natura!

Questo è l’aspetto dell’isoprene monomero:

Il modello qui sopra è un’immagine del modello pdb che puoi
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Sintesi testate del poliisoprene

Perciò forse avete provato a fare il polibutadiene e vi è andata così bene che ora volete davvero fare il vostro poliisoprene. Bene, si scopre che in realtà abbiamo non una, ma DUE procedure. Uno dà il polimero con unità di ripetizione prevalentemente cis, l’altro prevalentemente trans. Volatili e catalizzatori infiammabili richiedono estrema attenzione in laboratorio per essere sicuri: basta fare molta attenzione!

I due metodi usano due diversi catalizzatori di metalli di transizione per dare due diversi isomeri di PIP. Il primo dà l’isomero cis: clicca qui per vedere la procedura e qui per scaricare una copia.

Il secondo metodo che usa un catalizzatore e condizioni diverse dà l’isomero trans. Inutile dire che i due polimeri hanno proprietà molto diverse. Clicca qui per vedere la procedura e qui per scaricare una copia.

Altri polimeri usati come elastomeri includono:

    Polibutadiene Poliisobutilene Poli(stirene-butadiene-stirene) Poliuretani Policloroprene Siliconi
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