EoW March 2009

articolo tecnico

Strutture • 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. esfoliate o delaminate

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.

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 ).

Lamina tetraedrica

Atomo d’ossigeno

Atomo di silicone

Lamina tetraedrica Strato ottaedrico

Alluminio

Asse C

Silicato stratificato Polimero

Si noti che l’argilla in questione (montmorillonite) presenta uno spessore di 1mm ed una larghezza di 100 – 500nm

MMT ▲ ▲

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

Fasi separate (microcompositi)

Intercalati (nanocompositi)

Esfoliati (nanocompositi)

Figura 1 ▲ ▲ : PVC/Na+MMT con SEM

Per 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. Diagramma che illustra tre tipi principali di ▲ ▲ nanocompositi che possono essere ottenuti quando un silicato stratificato è disperso in una matrice polimerica caratterizzare la morfologia

Figura 2 ▲ ▲ : Na+MMT e PVC/Na+MMT con XRD

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

Tabella1 ▼ ▼ *con Sb 2 O 3

Tipo di fille r

Proprietà

Unità

Ca/Zn

Na+MMT

SMHs

Resistenza a trazione oltre 168h a 100° Allungamento a rottura oltre 168h a 100°

15 13

10 5

15 14

MPa

380 370

140 90

390 400

%

Stabilità termica

Minuti

60

10

100

LOI

%O

29*

25

29

2

Emissione di HCl

mg/g

190

198

150

Resistività volumetrica

0.01 X 10 14

1.2 X 10 14

Ω.cm C° 20

0.06 X 10 14

146

EuroWire – Marzo 2009