Analisi morfologica al microscopio SEM (confronto CR-C-BA-CaCO 3 )

In questo paragrafo vengono confrontate le immagini ottenute al microscopio SEM delle quattro tipologie di compositi studiate in questo capitolo, tutte al 30% (100rpm), dove è stato studiato singolarmente l’effetto di quattro differenti filler sulle proprietà della matrice di PP: Cosmos Rice (CR), Cosmos (C), bottom ash (BA) e carbonato di calcio (CaCO₃).

129 Figura 7.13 a,b Immagini al SEM dei compositi PP/C (sinistra) e PP/CR (destra) al 30% (100rpm)

Figura 7.14 a,b Immagini al SEM dei compositi PP/BA (sinistra) e PP/CaCO₃ (destra) al 30% (100rpm)

Dall’osservazione delle quattro immagini si può notare che l’utilizzo di una velocità di miscelazione pari a 100rpm, adottata durante la fase di processing per l’ottenimento dei granuli di composito, ha permesso di ottenere una distribuzione abbastanza omogenea delle particelle di filler all’interno della matrice, e una loro dimensione media più fine rispetto a quella vista in altri provini, dove la velocità di miscelazione era stata la metà (50rpm).

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Conclusioni

L'obiettivo principale della seguente tesi era valutare l'effettiva possibilità di un riutilizzo del materiale Cosmos Rice come aggregato inerte nei compositi polimerici, paragonando i risultati con quelli ottenuti dall'utilizzo di Cosmos.

Il processing dei granuli attraverso estrusore bivite co-rotante intermeshing è stato condotto in modo tale da realizzare, mediante successivo stampaggio ad iniezione, dei provini di matrice polimerica (PP) che variassero nel contenuto di Cosmos Rice (5,15,30%) e nella velocità di miscelazione (50,100 rpm), al fine di valutare le proprietà meccaniche in relazione a questi due parametri.

In questo modo sono stati stampati dei provini aventi le stesse caratteristiche di quelli realizzati con Cosmos, così da rendere il confronto tra le due cariche inerti il più significativo possibile.

Dai test di caratterizzazione meccanica dei compositi PP/Cosmos Rice, svolti durante la parte sperimentale in questo studio di tesi, presso i laboratori del gruppo di ricerca di Ingegneria dei Polimeri dell’Università di Padova, con il proposito di confrontarli con i risultati ottenuti precedentemente sull’utilizzo del Cosmos da parte dell’Università di Brescia, ha permesso di ottenere delle conclusioni importanti.

I valori ottenuti dalle prove meccaniche a trazione dei provini PP/Cosmos Rice, normalizzati rispetto a quelli del provino di PP puro, hanno mostrato una leggera superiorità rispetto ai corrispettivi valori dei compositi PP/Cosmos, con un deciso miglioramento della resistenza a trazione dei provini. La differenza maggiore tra Cosmos e Cosmos Rice si è vista nei test di allungamento a trazione, nei quali i provini caricati con Cosmos hanno mostrato valori di allungamento superiori rispetto a quelli con il Cosmos Rice.

In generale, la presenza di Cosmos o Cosmos Rice nella matrice di PP riduce di molto la capacità del materiale di allungarsi. Questo può essere dovuto dalla presenza di micro agglomerati di filler causati da una miscelazione non adeguata dei componenti del composito (matrice e carica) che, unita alla presenza di fenomeni di transizione duttile-fragile, porta ad una forte riduzione dell’allungamento a trazione.

I valori delle prove meccaniche a flessione dei provini PP/Cosmos Rice, hanno dato valori, normalizzati rispetto a quelli del provino di PP puro, molto simili e in alcuni casi

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leggermente inferiori ai corrispettivi valori dei provini con il Cosmos, con prestazioni decisamente inferiori per quanto riguarda i provini caricati con il 30% in peso di Cosmos Rice.

Per quanto attiene le prove di caratterizzazione termica, dalle prove termo-gravimetriche i compositi caricati con il Cosmos Rice hanno mostrato una migliore stabilità termo-ossidativa rispetto ai corrispettivi compositi con il Cosmos.

Dal confronto dei valori ottenuti dall’analisi DSC a flusso di calore, tra i provini caricati con il Cosmos Rice e quelli con il Cosmos, si è potuto notare nei primi un leggero aumento delle temperature di cristallizzazione, mentre non sono state rilevate differenze significative per quanto riguarda la temperatura di fusione. Stessa cosa può dirsi per la percentuale di cristallinità del PP nei vari compositi, che si è discostata in modo trascurabile dal valore di riferimento della matrice di PP puro.

Durante la prova HDT (Heat Deflection Temperature) non sono state rilevate particolari differenze prestazionali tra le due differenti tipologie di compositi. Da questo tipo di prova è stato possibile osservare, al crescere del contenuto di filler, un generale aumento della temperatura per ottenere una determinata deformazione. Ciò ha quindi fornito una ulteriore prova dell’effetto di rinforzo fornito dall’aggiunta di Cosmos o Cosmos Rice nei compositi polimerici.

Dalle prove densimetriche si è potuto notare come i valori dei provini con Cosmos Rice siano stati tutti superiori a quelli con il Cosmos, e, anche in questo caso, le due diverse velocità di miscelazione (50 e 100rpm) non abbiano portato a differenze significative.

Infine, anche nelle prove reologiche per la determinazione dell’indice di fluidità (MFI), i valori dei provini con Cosmos Rice, normalizzati anche in questo caso rispetto a quelli del PP puro, sono risultati essere tutti superiori a quelli con il Cosmos, ad eccezione della formulazione al 30%(100rpm). In questo tipo di prova la maggiore velocità di miscelazione nei compositi con Cosmos Rice ha portato ad una leggera diminuzione dell’indice di fluidità (MFI), contrariamente a quelli caricati con il Cosmos.

Riassumendo, dai risultati sopradetti appare evidente come il materiale Cosmos Rice, riutilizzato come aggregato inerte per lo sviluppo di compositi a base polimerica, dia caratteristiche termo-meccaniche molto simili a quelle dei materiali ottenuti aggiungendo il Cosmos, ma conferisca ai compositi in cui è caricato una maggiore densità, e un maggiore indice di fluidità migliorandone la processabilità. Nonostante la sua somiglianza con il

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Cosmos, il Cosmos Rice ha dalla sua parte quello di prevedere un processo di inertizzazione ad un costo più basso che valorizza al tempo stesso le ceneri di uno scarto agricolo come la lolla di riso, che altrimenti sarebbero destinate in discarica. Questo duplice vantaggio, sia economico che ambientale, rende quindi preferibile l’utilizzo della cenere di lolla di riso (RHA) nel processo di inertizzazione, rispetto a quello della silice colloidale.