La solidificazione in condizioni di processo di poliesteri a base di PET: influenza della nanostruttura preesistente o indotta da nanofiller su proprietà fisiche

Progetto: Research project

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Description

In questo lavoro si intende analizzare la dipendenza della morfologia sviluppata, in tipiche condizioni di raffreddamento industriali, dalla velocità di raffreddamento e dalla composizione e regolarità costituzionale di un copolimero a base di PET modificato con frazioni marginali di PEN con architetture molecolari controllate e riproducibili e mediante l’aggiunta di un nanofiller funzionalizzato entrambi prodotti da altre UO.
La tecnica di solidificazione rapida (CCT) permette di preparare campioni sotto forma di film che, seppure di dimensioni limitate, vengono solidificati in modo riproducibile a velocità di raffreddamento comprese tra 0.1 e ca 1000°C/s. In queste circostanze la morfologia indotta dalle condizioni di solidificazione è di tipo prevalentemente amorfa con cluster cristallini uniformemente dispersi. La formazione di cluster cristallini è di difficile rilevamento a causa delle loro intrinseche dimensioni, nanometriche. Ad essi tuttavia è attribuibile il miglioramento delle proprietà di trasporto attraverso un consistente aumento della tortuosità e ad essi è anche attribuibile il peculiare comportamento meccanico del PET e di altri polimeri a catena semirigida.
La caratterizzazione della struttura formata potrà essere ottenuta in modo indiretto dalle proprietà fisiche: meccaniche e di trasporto, più sensibili alla presenza anche di piccole frazioni di cluster cristallini rispetto ai probe strutturali frequentemente utilizzati: WAXD, SAXS, FTIR etc
La caratterizzazione delle è proprietà fisiche fornirà indicazioni quantitative sulla distribuzione della morfologia indotta dalla particolare formulazione utilizzata o dalla storia termica utilizzata per la solidificazione. Questo metodo seppure costituisce una valutazione indiretta della morfologia permette di determinare variazioni che interessano ambiti macroscopici e quindi medi dei campioni prodotti e possono comunque essere verificati a campione con un confronto con le osservazioni condotte con microscopia TEM ed AFM.
La distribuzione delle proprietà meccaniche sarà determinata con la tecnica della nanoindentazione con AFM. Essa permette di valutare la distribuzione di proprietà connesse con la durezza ed il modulo elastico a scale diverse a seconda del carico e del sensore utilizzati. Questo metodo unisce informazioni sulle proprietà meccaniche del materiale a quelle di tipo morfologico. Inoltre l’elevata risoluzione laterale, tipica dell’AFM, permette la determinazione delle proprietà su scala nanometrica. A differenza di altri metodi di caratterizzazione della morfologia di carattere puntuale, con questo metodo è possibile effettuare una mappatura della distribuzione delle proprietà.
Lo studio dell'influenza di rinforzi distribuiti su scala nanometrica sulla solidificazione da fuso e la morfologia così sviluppata sarà condotta, con un procedimento simile a quello già descritto, anche nel caso di PET modificato con nanofiller commerciale.
Dal confronto dei risultati ottenuti sulle diverse formulazioni utilizzate sarà possibile determinare:
· l'influenza sulle proprietà di trasporto e meccaniche di nanocompositi in situ derivanti dalla formazione di nanocluster cristallini in copolimeri PET/PEN
· la tendenza alla formazione di nanocluster a velocità di raffreddamento comprese tra 0.1 e 1000°C/s, tipiche dei processi di solidificazione industriali, sarà analizzata in dipendenza della sequenza del copolimero. Questa sarà modificata controllando temperatura e tempo di miscelazione.
· l'influenza sulle proprietà di trasporto e meccaniche della miscelazione nei confronti dell'esfoliazione di nanorinforzi commerciali
· l'influenza sulle proprietà di trasporto e meccaniche del nanorinforzo (Organoclay) nella stabilizzazione di fasi metastabili.
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva11/30/0411/30/06

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