NANOCOMPOSITI POLIMERO/SILICATO LAMELLARE Università degli studi di Lecce Corso di laurea in Ingegneria dei Materiali Corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici NANOCOMPOSITI POLIMERO/SILICATO LAMELLARE Professore: Antonio Licciulli Studente: Fania Palano

Definizione nanocompositi I nanocompositi sono una nuova classe di materiali caratterizzati da una dispersione delle fasi ultrafine, tipicamente dell’ordine di pochi nanometri. In virtù di questa dispersione, essi possiedono proprietà uniche non condivise dai convenzionali compositi o microcompositi, offrendo nuove opportunità tecnologiche ed economiche

Dimensioni del rinforzo Nanoparticelle isodimensionali Nanotubi (whiskers) Nanolamine aumentano le interazioni rinforzo/matrice

Nanocompositi polimero/silicato lamellare Matrice: polimero (es. nylon 6) Rinforzo: silicato lamellare (es.montmarillonite)

Silicati lamellari I silicati lamellari comunemente usati nei nanocompositi appartengono alla famiglia strutturale dei fillosilicati. Le lamine si organizzano a formare pile con una galleria al centro detta interstrato.I cristalli lamellari sono caratterizzati dalla presenza all’interno dell’interstrato di ioni e molecole di acqua legati da legami di tipo ione-dipolo. La presenza di questi ioni è dovuta al fatto che le lamine dell’argilla non sono neutre, ma presentano delle cariche residue generate dalla sostituzione isomorfa degli atomi costituenti il cristallo , che sono compensate dagli ioni intercalati.

Montmarillonite

Argille modificate Le lamine della montmarillonite presentano una carica negativa e quindi attraggono ioni positivi. I cationi sono debolmente legati alla superficie dell’argilla e quindi possono essere sostituiti da cationi di piccole molecole

Compositi polimero/silicato lamellare

Morfologia dei nanocompositi struttura intercalata struttura delaminata

Nanocomposito nylon 6/montmarillonite

Tecniche di caratterizzazione dei nanocompositi Identifica le strutture intercalate mediante lo spostamento del picco di diffrazione Identifica le strutture delaminate mediante l’analisi di un campione rappresentativo del materiale Identifica le strutture intercalate mediante l’aumento della temperatura di transizione vetrosa XRD TEM DSC

XRD Legge di Bragg  =2d sin

Micrografie TEM

Preparazione del nanocomposito Intercalazione-esfoliazione da soluzione Polimerizzazione intercalativa in situ Intercalazione- esfoliazione da fuso Intercalazione diretta per sintesi

Proprietà del nanocomposito nylon 6/montmarilonite

Proprietà dei nanocompositi Aumento della resistenza a trazione Aumento del modulo elastico Riduzione del coefficiente di espansione termica Riduzione della permeabilità Resistenza ai solventi Resistenza alla fiamma

Modulo elastico

Tenacità

Calorimetro a cono

Resistenza alla fiamma Diminuzione della velocità di rilascio di calore Diminuzione della temperatura d’innesco dell’incendio Formazione del char Ridotta produzione di CO e fuliggine Bassa permeabilità

Settori di applicazione dei nanocompositi Automobilistico Alimentare Elettronico Medico Protezione ambientale

Cinghia di trasmissione

Pellicole per confezionamento