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I POLIMERI TRADIZIONALI TERMOINDURENTI TERMOPLASTICI.

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Presentazione sul tema: "I POLIMERI TRADIZIONALI TERMOINDURENTI TERMOPLASTICI."— Transcript della presentazione:

1 I POLIMERI TRADIZIONALI TERMOINDURENTI TERMOPLASTICI

2 TERMOINDURENTI Una volta iniettati in uno stampo la loro forma non può essere ulteriormente modificata attraverso processi termici. LA COSCIENZA ECOLOGICA (1) I polimeri sintetici hanno sostituito i metalli, i vetri, le ceramiche e il legno in molti prodotti, specialmente nel settore dellimballaggio. Non essendo biodegradabili, in tempi ragionevoli, lunica possibile soluzione è il RICICLAGGIO. TERMOPLASTICI Rammolliscono per effetto del calore RICICLAGGIO MECCANICO

3 IL CICLO DI VITA DEI BIOMATERIALI UNA NUOVA ECONOMIA: Agricoltura non destinata al ciboAgricoltura non destinata al cibo IndustriaIndustria LA FONTE RINNOVABILE BIO – DEGRADAZIONE: Risolve il problema di concime, discariche e inceneritori IL RICICLAGGIO RINNOVABILE (1)

4 DEFINIZIONI MATERIALE BIODEGRADABILE (2) Un materiale è biodegradabile se viene DISINTEGRATO COMPLETAMENTE durante la fase di fermentazione, senza effetti negativi sulla qualità del concime e in particolare senza effetti tossici sugli organismi terresti e acquatici ASTM D , ISO/DCI GREEN POLYMERIC MATERIAL (1) E un materiale biodegradabile (polimerico, composito o blend) ottenuto da fonti rinnovabili. LA BIODEGRADAZIONE E quellevento associato alla decomposizione chimica o enzimatica, ad opera degli organismi viventi, che termina con i prodotti di secrezione..

5 I TIPI DI DEGRADAZIONE La BIODEGRADAZIONE non è funzione dellorigine bensì dei gruppi funzionali ENZIMI (11) FOTODEGRADAZIONE (Raggi UV) TERMODEGRADAZIONE UMIDITA (Legami instabili e idrolizzabili)

6 EVOLUZIONE DEL CONCETTO DI MATERIALE BIODEGRADABILE BIOSINTETICI (1) SEMI-BIOSINTETICI (10) CHEMOSINTETICI Bioaceta (acetato di cellulosa) Ecoflex (Copoliestere) Enviroplastic-C (Policaprolattone) BAK 1095 (Poliestere-amide) Biomax (PET-modificato) PHA (Poliidrossialchenoato) Aquadro (Polivinil alcol) Paragon (Blend a base di amido) Blend Biodegradabile + non biodegradabile;Biodegradabile + non biodegradabile; Biodegradabile + biodegradabile.Biodegradabile + biodegradabile. Materiale tal quale Nanocompositi (18) ;Nanocompositi (18) ; Graft copolymer;Graft copolymer; Cross-linked polymer;Cross-linked polymer; Biocompositi (1,5,13).Biocompositi (1,5,13). Polimeri ingegnerizzati

7 I POLIMERI BIODEGRADABILI NATURALI: Le fibre (1,5) Distribuite nella biosfera come alberi e messi, le fibre sono costituite da CELLULOSA EMI- CELLULOSA e LIGNINA, unite in un unico complesso reticolato dotato dei seguenti gruppi funzionali attivi: eteri, idrossili, esteri, carbonili e acetali. LIGNINA : è un composto fenolico, resistenta alla degradazione microbica. EMICELLULOSA Dove sono le fibre? Foglie : agavi, ananas;Foglie : agavi, ananas; Tronco : lino, canapa, iuta;Tronco : lino, canapa, iuta; Semi : cotone;Semi : cotone; Frutti : noce di cocco.Frutti : noce di cocco. CELLULOSA

8 I POLIMERI BIODEGRADABILI NATURALI: Le fibre (2) Le proprietà e la qualità della fibra dipendono da fattori quali maturazione, dimensione e metodi utilizzati per lestrazione. Le proprietà dipendono inoltre dal contenuto in cellulosa, dalla forma e dallangolo di orientazione delle microfibrille. Il contenuto in lignina, invece, influenza stuttura, proprietà e morfologia finale della fibra. RESISTONO AL TAGLIO, ALLA TRAZIONE E CEMENTANO IL BLEND IN CUI SONO MISCELATE (12)

9 I POLIMERI BIODEGRADABILI NATURALI: Amido e Soia (1) LAMIDO è un polisaccaride che contiene circa il 20% di AMILOSIO e l80% di AMILOPECTINA (4) Si trova nei semi e nei tuberi di molte piante, da cui si estrae sotto forma di granuli. AMILOSIO AMILOPECTINA La SOIA è un polipetide ad alto peso molecolare, dotato di funzionalità amino-acidiche reattive e di inusuali proprietà adesive. E utilizzata dalla Ford in alcune parti delle automobili.

10 I DERIVATI ARTIFICIALI (1) (1) Imitano quelle funzionalità che in natura hanno dimostrato di essere digeribili dagli organismi viventi. POLIAMIDO ESTERI DIACETATO DI CELLULOSA Si ottiene per reazione tra lanidride acetica e la cellulosa del cotone o della polpa di legno. E utilizzato in tubi, confezioni, film, contenitori per olii e polveri. I copolimeri ottenuti da dioli e diacidi aa alto numero di metileni hanno il giusto PM per fornire sia le proprietà tipiche di una fibra sia alta filmabilità. Trovano utilizzo in film agricoli, decorazioni per cimiteri, piatti usa e getta, sacchi della spazzatura, etc...

11 I DERIVATI ARTIFICIALI (1) (2) POLIESTERI ALIFATICI : POLIIDROSSIALCHENOATI & POLI(ALCHILEN-DICARBOSSILATI) I poli( -idrossi acidi) sono polimeri cristallini dotati di scarsa idrolisi enzimatica. I poly( -idrossi acidi) sono ottenuti per fermentazione microbica. Rappresentano i poliesteri naturali.

12 La sintesi chimica è in grado di ritardare o accelerare il tempo necessario alla biodegradazione, f unzionalizzando opportunamente la struttura del Bio-polimero. Si apre quindi un ventaglio di possibili applicazioni tecnologiche, ad alto e basso valore aggiunto DOVE SONO ARRIVATI I MATERIALI BIODEGRADABILI? Materiali strutturali (5,13) Strutture per tessuti ossei (17) Sacchetti (4) Food Packaging Capsule farmaceutiche (14) Suture (14) Schiume (loose fillers) (16) Posate, piatti, bicchieri e vasi Etc. etc.

13 ALCUNI ESEMPI (1,2,4,8,12,16,18) (3)…… LE PLASTICHE A BASE DI AMIDO Lamido è costituito da domini cristallini di amilopectina, dispersi in una matrice amorfa di amilosio. Riscaldando ad elevata T, i domini cristallini scompaiono, rendendo lamido trasparente e filmabile. I plasticizzanti più usati mostrano funzionalità idrossiliche (glicerolo, fruttosio, acqua, polioli) che interagiscono con le catene, separandole. Lamido destrutturato è compatibile con Copolimeri idrofobi (alcol-vinilico, poliestere- uretani, etilene-acidi acrilici)Copolimeri idrofobi (alcol-vinilico, poliestere- uretani, etilene-acidi acrilici) Polimeri incompatibili (poliesteri alifatici, cellulose)Polimeri incompatibili (poliesteri alifatici, cellulose)

14 ALCUNI ESEMPI (1,5,13) (4)…… I BIOCOMPOSITI Le plastiche rinforzate con fibre trovano impiego dove è necessario basso peso associato ad alta resistenza meccanica. Questo può essere ottenuto solo se vi è una buona interfaccia tra fibra e matrice. In alcuni casi si ricorre a compatibilizzanti, come le resine.

15 TRADIZIONALI VS. BIODEGRADABILI (1)

16 INJECTION-MOLDING OPPURE ESTRUSIONE (15) La cinetica di degradazione dipende anche dalle tecniche utilizzate per processare il polimero, in quanto modificano morfologia, microporosità, cristallinità e orientazione delle catene polimeriche. Per esempio, è possibile influenzare la velocità di rilascio di un farmaco, a parità di polimero biodegradabile.

17 I BREVETTI: LAFFARE Il crescente numero di brevetti sottolinea limportanza che il settore R&S attribuisce ai materiali biodegradabili. BREVETTI

18 LA LETTERATURA 1)Mohanty, A. K.; Misra, M.; Hinrichsen, G., Macromol. Mater. Eng., 2000, 276/277, )Bastioli, C., Polymer Degradation and Stability, 1998, 59, Jain, R. K.; Sjöstedt, M.; Glasser, W. G., Cellulose, 2001, 7, 319–336. 3)Gagnon, G. A.; Huck, P. M., Wat.Res., 2001, 35 (10), )van Soest, J. J. G.; Vliegenthart, J. F. G., Tibtech, 1997, 15, )Bledzki, A.K.; Gassan, J., Prog. Polym. Sci., 1999, 24,221–274. 6)Pan, R.; Wypych, P. W., Powder Technology, 1997, 94, )Nakasaki, K.; Ohtaki, A.; Takano, H., Polymer Degradation and Stability, 2000, 70, )Lörks, J., Polymer Degradation and Stability, 1998, 59, )Aoi, K.; Takasu, A.; Okada, M., Polymer, 2000, 41, 2847– )Shanahan, M. E. R.; Auriac, Y., Polymer, 1998, 39, 1155– )He, Y.; Shuai, X.; Cao, A.; Kasuya, K.-i.; Doi, Y.; Inoue, Y., Macromol. Rapid Commun., 2000, 21, 1277– )Cunha, A. M.; Liu, Z. Q.; Feng, Y.; Yi, X.-S.; Bernardo, C. A., Journal of Material Science, 2001, 36, 4903– )Wollerdorfer, M.; Bader, H., Industrial Crops and Products, 1998, 8, 105– )Jung, T.; Kamm, W. ; Breitenbach, A.; Kaiserling, E.; Xiao, J.X.; Kissel, T., European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2000, 50, )Rothen-Weinhold, A.; Besseghir, K.; Vuaridel, E.; Sublet, E.; Oudry, N. ; Kubel, F. ; Gurny, R., European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 1999, 48, )Qi, F.; Millford, A. H., Bioresource Technology, 2001, 78, )Thomson, R. C.; Mikos, A. G; Beahm, E.; Lemon, J. C.; Satterfield W. C.; Aufdemorte, T. B.; Miller, M. J., Biomaterials, 1999, 20, )Aji, P. M.; Dufresne, A., Biomacromolecules, 2002, 3, )Uraizee, F. A.; Venosa, A. D.; Suidan, M. T., Biodegradation, 1998, 8, 287– )Dahle, B.; Larbig, H.; Scherzer, H. D.; Poltrock, R., J. Cellular Plast., 1999, 34, )Mohanty, A. K.; Misra, M., Polymer. Plast. Technol. Eng., 1995, 34, )Amass, W.; Amass, A.; Tighe, B., Polym. Int., 1998, 17, )Inoue, Y.; Yoshie, N., Prog. Polymer. Sci., 1992,17, )Zaikov, G. E.; Lomakin, S. M., Polym. Plast. Technol. Eng, 1997, 36 (4), 647.


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