Compositi a matrice termoplastica e fibre di cellulosa

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1 PRGETT VELIA Fase 12. Nuovi materiali compositi a base polimerica contenenti fibre di canapa e di lino: studi di compatibilità e di miscelazione. aratterizzazione e analisi morfologica di compositi e nanocompositi contenti fibre di cellulosa, nanofibre di cellulosa e lignina. Responsabile U.. 4: Paola Stagnaro. ompositi a matrice termoplastica e fibre di cellulosa P. Stagnaro 1, L. onzatti 1, I. Schizzi 1, R. Utzeri 1, A. Volpe 1,2, E. Marsano 2 1 NR-ISMA US Genova, Via De Marini 6, Genova 2 Università di Genova DI, Via Dodecaneso 31, Genova

2 Programma e obiettivi Sommario ompositi a matrice biodegradabile e fibre di canapa - Materiali di partenza e loro caratterizzazione - Prove di miscelazione - iclodepolimerizzazione del poliestere biodegradabile Lavoro in corso Sviluppi futuri

3 Programma Sviluppo di compositi a matrice termoplastica (PP e Ecoflex ) e fibre di cellulosa (canapa e lino) mediante tecniche di miscelazione nel fuso. ttimizzazione dei parametri di processo in funzione della matrice utilizzata e della resistenza termica delle fibre cellulosiche. Sviluppo e ottimizzazione di trattamenti di compatibilizzazione per migliorare l adesione tra fibra e matrice in modo da ottenere materiali con buone caratteristiche meccaniche e di resistenza alla temperatura. aratterizzazione dei compositi ottenuti e/o di provini o film stampati per pressofusione. biettivi Materiali con migliorate proprietà meccaniche e modificate proprietà di idrofilia, permeabilità, biodegradabilità, etc. Possibili applicazioni: imballaggi per gli alimenti, agricoltura, disposables igienico-sanitari.

4 ompositi a matrice biodegradabile e fibre di canapa Materiali utilizzati Ecoflex F Blend A1200 (BASF) H H H (H 2 ) 4 H H (H 2 ) 4 H - H 2 T A B (H 2 ) 4 x (H 2 ) 4 (H 2 ) 4 y n PBAT Fibre di canapa grezze (Assocanapa)

5 aratterizzazione dei materiali La matrice Ecoflex e/o le fibre di canapa sono stati fino ad ora caratterizzati tramite: DS, TGA MFR, GP FTIR Prove meccaniche di trazione

6 aratterizzazione termica DS 1 Riscald. Raffred. 2 Riscald. TGA Materiale T f ( ) ΔH f (J/g) T c ( ) ΔH c (J/g) T g ( ) T f ( ) ΔH f (J/g) T d ( ) T v max ( ) Ecoflex pellets anapa

7 aratterizzazione FTIR Ecoflex =

8 aratterizzazione meccanica Ecoflex Dai pellets provini stampati per pressofusione a 160

9 Prove di miscelazione in mescolatore interno Prove di lavorazione Ecoflex a varie temperature: 160 e 150 ; 60 rpm; 10 min Stampaggio provini per pressofusione in tre steps: 1) 160, 5 min, 0 bar; 2) 160, 6 min, 160 bar; 3) raffr. a R.T., 7 min, 160 bar ontrollo delle proprietà finali del materiale (DS, GP, MFR, proprietà meccaniche) MFR pellets Ecoflex 2.77 (come datsheet) dopo mix a 160 in aria Dopo mix a 160 in azoto 2.74 g/10 min a 180

10 Modifica superficiale delle fibre di canapa con macrocicli (M) ottenuti per ciclodepolimerizzazione (DP) dell Ecoflex Equilibrio macrocicli-catena lineare ED-RP Entropically-Driven Ring pening Polymerization M Alto polimero

11 iclodepolimerizzazione dell Ecoflex (H 2 ) 4 x (H 2 ) 4 (H 2 ) 4 y n PBAT DP (H 2 ) 4 x (H 2 ) 4 (H 2 ) 4 y n Ms-PBAT

12 aratterizzazione GP delle frazioni M ottenute da DP dell Ecoflex Eluente Hl 3 (H 2 ) 4 x (H 2 ) 4 (H 2 ) 4 y n M s-pbat pm 410 g/mol Ecoflex M-D 3gg M-D 4gg M-D 5gg M w Picco 1 M w Picco 2 M w Picco 3 M-D 5 gg M-D 4 gg M-D 3 gg n = 2.5 n = 2 n = STD t (min)

13 Lavoro in corso aratterizzazione (diametro, modulo) delle fibre di canapa Prove di miscelazione e stampaggio di compositi a base di Ecoflex e fibre di canapa non modificate, valutazione delle proprietà meccaniche, dell adesione, etc. Modifica superficiale delle fibre di canapa con i macrocicli ottenuti per DP dell Ecoflex Preparazione di compositi con le fibre modificate e loro caratterizzazione orrelazione della morfologia e delle proprietà finali dei compositi con formulazione e parametri di processo

14 Sviluppi futuri Utilizzo e caratterizzazione di fibre di lino Utilizzo di polipropilene (PP) commerciale come matrice, eventualmente in presenza di opportuni agenti compatibilizzanti (PP-g-MA) Utilizzo di fibre modificate per reazione con acidi grassi a lunga catena presso ISMA-Milano mediante l uso della tecnica microonde Produzione in maggiore quantità delle formulazioni più promettenti mediante estrusore bivite (D 20 mm, L/D 40)