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EuroWire – Marzo 2009
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articolo tecnico
Fra i silicati stratificati la montmorillonite
(Na+MMT) evita la formazione di polimeri
intercalati. L’MMT è una sostanza ecologica,
abbondante in natura ed economica,
che ha trovato applicazione in numerosi
settori industriali grazie al buon rapporto
costo-prestazioni.
La montmorillonite evidenzia raggrup-
pamenti di smectite diottaedrica, composti di
strati di silicato di circa 200nm di lunghezza
e 1nm di spessore. La spaziatura fra gli strati
sovrapposti è pari a circa 1nm.
La caratteristica saliente dell’MMT è che
gli strati di silicati possono essere ampliati
e persino delaminati mediante molecole
organiche in condizioni idonee. Pertanto,
durante il trattamento dei nanocompositi
polimero/MMT, gli strati di silicato in
nanoscala possono essere dispersi nella
matrice polimerica e la fase di rinforzo si
forma in situ a livello molecolare, processo
del tutto diverso da quello tradizionale che
riguarda i compositi con filler. Inoltre, è stato
comprovato che i nanocompositi polimero/
MMT possono essere preparati mediante
tecniche di elaborazione convenzionali, come
i metodi di estrusione ed iniezione.
4 Ricerca e sviluppo
L’attività di ricerca di B & B Compounds
si è concentrata sulla preparazione e la
caratterizzazione di:
Materiale nanostrutturato con Na+MMT
•
Idrossidi minerali sintetizzati (SMHs)
•
Stabilizzatori di sistemi Ca-Zn privi di
•
metalli pesanti
Sono state effettuate delle prove utilizzando
due formulazioni di base del PVC morbido
utilizzato per il rivestimento e l’isolamento dei
cavi elettrici. Nel caso di inclusione di Na+MMT
è stato studiato il grado di dispersione
mediante la tecnica SEM (microscopia
elettronica a scansione) (
Figura 1
) e la
diffrazione dei raggi X (XRD) (
Figura 2
).
Come si può notare con le tecniche XRD
e SEM, il composto Na+MMT si presenta
esfoliato, in particolare il modello con XRD
del composto Na+MMT evidenzia un valore
di picco pari a 2θ=7, 2, mentre nel modello
XRD del composto PVC/Na+MMT evidenzia
una diminuzione dell’intensità verso i valori
più bassi dell’angolo.
Sono state studiate diverse proprietà per
applicazioni nei cavi:
Stabilità termica – CEI 20-34
•
Indice L.O.I. per il ritardo di propagazione
•
– CEI 20-22/4
Proprietà
Unità
Tipo di fille
r
Ca/Zn
Na+MMT
SMHs
Resistenza a trazione
oltre 168h a 100°
MPa
15
13
10
5
15
14
Allungamento a rottura
oltre 168h a 100°
%
380
370
140
90
390
400
Stabilità termica
Minuti
60
10
100
LOI
%O
2
29*
25
29
Emissione di HCl
mg/g
190
198
150
Resistività volumetrica
Ω.cm C° 20
0.06 X 10
14
0.01 X 10
14
1.2 X 10
14
Tabella1
▼
▼
*con Sb
2
O
3
Strutture
esfoliate
o
delaminate
•
che si ottengono quando i silicati
vengono dispersi completamente ed
uniformemente in una matrice polimerica
continua.
La
configurazione
della
delaminazione è di particolare interesse
poiché aumenta al massimo le interazioni
polimero-argilla,
mettendo
l’intera
superficie degli strati a disposizione del
polimero. Questo processo dovrebbe
determinare i cambiamenti più significativi
nelle proprietà meccaniche e fisiche.
Per
caratterizzare
la
morfologia
dei
nanocompositi, si utilizzano due tecniche
analitiche complementari. La tecnica di
diffrazione dei raggi X (XRD) è utilizzata
per identificare le strutture intercalate
attraverso la determinazione dello spazio
dell’interstrato.
Nei nanocompositi si evidenziano notevoli
miglioramenti rispetto ai polimeri vergini, con
un contenuto di silicati stratificati modificati
nell’ordine dal 2 al 10wt%, migliorando le
seguenti proprietà:
Proprietà meccaniche come la tensione
•
Compressione, piegatura e frattura
•
Proprietà barriera, come la permeabilità e
•
la resistenza ai solventi
Proprietà ottiche
•
Conduttività ionica
•
La caratteristica che le rende degne di nota e
oggetto di un crescente interesse scientifico
e tecnologico si basa sulle scale di lunghezza
fondamentale che governano la morfologia e
le proprietà di questi materiali.
Si noti che l’argilla in questione (montmorillonite) presenta
uno spessore di 1mm ed una larghezza di 100 – 500nm
Lamina
tetraedrica
Lamina
tetraedrica
Strato
ottaedrico
Atomo
d’ossigeno
Alluminio
Atomo
di
silicone
Asse C
MMT
▲
▲
Figura 1
▲
▲
:
PVC/Na+MMT con SEM
Figura 2
▲
▲
:
Na+MMT e PVC/Na+MMT con XRD
Intercalati
(nanocompositi)
Esfoliati
(nanocompositi)
Fasi separate
(microcompositi)
Silicato stratificato Polimero
Diagramma che illustra tre tipi principali di
▲
▲
nanocompositi che possono essere ottenuti quando
un silicato stratificato è disperso in una matrice
polimerica