PRESE TAZIO E DEI MATERIAL
3.3 Compatibilizzanti: tensioattivi all’interfaccia polimero/polimero
La produzione di blend polimerici, ovvero miscele di differenti polimeri non compatibili, è in costante aumento nel mercato. Queste miscele permettono di migliorare le prestazioni dei prodotti sfruttando in modo sinergico le proprietà dei diversi materiali da cui sono composti, consentendo di ridurre i costi di produzione e permettendo l’impiego del rifiuto della plastica per produrre nuovi manufatti. La maggior parte dei blend, mostrano una tendenza all’immiscibilità; ciò è dovuto alla bassa entropia di miscelazione che si ha quando i pesi molecolari in gioco sono grandi. Quel che si ha, è una miscela eterogenea che presenta separazione di fase tra i componenti in domini discreti; questo aspetto è responsabile delle basse resistenze meccaniche. I compatibilizzanti sono usati per aumentare la compatibilità tra polimeri altrimenti immiscibili, ma non sono in grado di produrre una miscibilità a livello molecolare. La loro azione può essere spiegata in termini di riduzione delle tensioni interfacciali tra componenti tramite l’adsorbimento di tali molecole alle interfacce delle fasi separate, promuovendo la loro adesione. I copolimeri a blocchi sono spesso usati come compatibilizzanti in quanto i loro blocchi possono avere lo stesso carattere molecolare delle superfici a cui devono essere adsorbite.
3.3.1 SBS
Come compatibilizzanti si è usato l’SBS SNPRENE 68 fornito dalla ditta “Torchiani”. Lo stiren-butadien-stirene o SBS è una gomma dura usata per la produzione di vari oggetti, tra cui le suole delle scarpe, i battistrada e per altri prodotti in cui la durabilità è la proprietà più importante. L’SBS è un copolimero a blocchi la cui catena principale è composta di tre segmenti. Il primo segmento è una lunga catena di polistirene, nel mezzo vi è una lunga catena di polibutadiene e il segmento finale è di nuovo una lunga sezione di polistirene.
Il polistirene è una plastica tenace e resistente, e conferisce all’ SBS la sua durabilità. Il polibutadiene è un materiale gommoso ed è responsabile delle proprietà gommose dell’SBS. Le catene di polistirene tendono a formare domini. Quando un blocco stirenico di una molecola SBS si unisce ad un dominio ed il secondo blocco stirenico della stessa molecola di SBS si unisce ad un altro dominio, i differenti domini risultano legati tra loro dalle catene gommose del polibutadiene.
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Figura 15: formula chimica dell’SBS.
Figura 16:schema riportante la posizione dei blocchi polimerici, caratterizzanti l’SBS.
3.3.2 NBR
La gomma nitrilica, o NBR, è una gomma sintetica ottenuta dalla copolimerizzazione dell’acrilonitrile con il butadiene. Anche se le proprietà fisiche e chimiche variano a seconda della composizione del copolimero, questa forma di gomma sintetica è generalmente resistente ad oli, carburanti, e altre sostanze chimiche. La capacità di mantenere inalterate le sue caratteristiche in un ampio intervallo di temperature, da -40°C a +108 °C, lo rende adatto all’impiego nel settore aeronautico.
36 3.3.3 PEMA 4351
Il Licocene® PEMA 4351 è un’ anidride maleica modificata, un metallocene derivato da una cera di PE. Il processo del metallocene favorisce una distribuzione di peso molecolare più ristretta con vantaggiose proprietà fisiche che lo rendono ideale per il rivestimento.
Figura 18: tabella riportante alcune proprietà chimico- fisiche del Licocene® PEMA.
3.4
Cariche
I polimeri sintetici termoplastici e termoindurenti, sono spesso utilizzati caricati con quantità anche rilevanti di additivi insolubili spesso di origine inorganica o minerale. Si tratta degli additivi più largamente usati nei compounds di termoplastici e gomme, assieme ai ritardanti di fiamma. La percentuale di tali additivi nella miscela può essere anche del 60-70% in peso della mescola. Il termine “filler” si riferisce quindi a tali riempitivi o cariche, che vengono aggiunti al polimero per ottenere diversi benefici. Essi vengono utilizzati per migliorare le proprietà meccaniche dei materiali grazie alla loro rigidità e stabilità, permettendo così l’impiego dei manufatti in diverse applicazioni come ad esempio materiali strutturali. Le cariche vengono spesso aggiunte ad elastomeri per aumentarne la dissipazione energetica e la resistenza all’abrasione e alla lacerazione. Essendo materiali poco costosi, vengono anche utilizzati come veri e propri riempitivi, in modo tale da ridurre la quantità di materiale polimerico utilizzato, riducendo così i costi.
Per quanto riguarda il rinforzo impiegato nel compounding oggetto di questo studio, è stato scelto dopo diverse considerazioni. Il PLASMIX per sua natura presenta caratteristiche meccaniche a basso profilo, tuttavia l’impiego di rinforzi costosi, come per esempio le fibre di carbonio, può risultare controproducente, dal momento che a fronte di prestazioni migliorate, il prezzo del prodotto si alzerebbe a tal punto da non renderlo più competitivo con i manufatti prodotti da materie
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vergini. Per questo motivo si è deciso di impiegare cariche solide di forma particellare al fine di migliorare le prestazioni meccaniche mantenendo contenute le spese.
Gli additivi rinforzanti utilizzati sono il carbonato di calcio e il talco.
3.4.1 Carbonato di calcio
Figura 19: micrografie SEM. A sinistra del carbonato di calcio naturale (marmo) macinato, a destra CaCO3 artificiale
particellare (calcite prismatica).
Il carbonato di calcio è la carica più utilizzata nella formulazione di compositi particellare per il suo basso costo, atossicità, colore bianco, bassa durezza (scarsa usura sulle macchine), facilità di trattamento superficiale (acido stearico), carattere basico (stabilizzante del PVC).
Il grado più usato è quello macinato (dalle rocce), mentre se è richiesta alta purezza o finezza si usano i gradi precipitati. Si usa ampiamente nella tecnologia del PVC rigido e flessibile, PP, resine poliestere insature sino a tenori del 60% in peso.3
38 3.4.2 Talco
Figura 20: micrografia SEM del talco.
Il talco è chimicamente un silicato idrato di magnesio: 3MgO.4SiO 2 .H 2 O. La composizione può però variare a seconda del bacino di estrazione. La morfologia può essere lamellare o aciculare; solo il primo è usato (ampiamente) come carica nella tecnologia dei polimeri. Se ne ottengono diversi gradi attraverso una macinazione che ne delamina il materiale e ne frattura le lamelle, producendo polveri con distribuzione granulometrica e aspect ratio, (ovvero il rapporto tra le dimensioni medie maggiore e minore delle particelle) diversificati. A causa del suo rapporto di forma è un efficace ed economico rinforzante. Viene ampiamente usato nella tecnologia del PP, PVC, PA, PS 3.
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i) “Additivi per Polimeri”,
AAVV, Pacini Editore, Pisa 2000 ii) “Plastics Additives Handbook”, H. Zweifel, Hanser, Munich 2001
2
“Polymer science learning centre. Sito web: http://www.pslc.ws/macrog/sbs.htm” 3
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