NANOCOMPOSITI NANOCOMPOSITI POLIMERO/SILICATO LAMELLAREPOLIMERO/SILICATO LAMELLARE

Professore: Antonio LicciulliProfessore: Antonio Licciulli

Studente: Fania PalanoStudente: Fania Palano

Università degli studi di LecceUniversità degli studi di LecceCorso di laurea in Ingegneria dei MaterialiCorso di laurea in Ingegneria dei Materiali

Corso di Scienza e Tecnologia dei Materiali CeramiciCorso di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici

Definizione nanocompositiDefinizione nanocompositi

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

Dimensioni del rinforzoDimensioni del rinforzo

• Nanoparticelle Nanoparticelle isodimensionaliisodimensionali

• Nanotubi (whiskers)Nanotubi (whiskers)

• NanolamineNanolamine

aumentano aumentano

le interazioni le interazioni rinforzo/matricerinforzo/matrice

Nanocompositi Nanocompositi polimero/silicato lamellarepolimero/silicato lamellare

• Matrice: polimero Matrice: polimero (es. nylon 6)(es. nylon 6)

• Rinforzo: silicato Rinforzo: silicato lamellare lamellare (es.montmarillonite)(es.montmarillonite)

Silicati lamellariSilicati lamellari• I silicati lamellari comunemente usati nei nanocompositi I silicati lamellari comunemente usati nei nanocompositi

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

MontmarilloniteMontmarillonite

Argille modificateArgille modificate

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

Compositi Compositi polimero/silicato lamellarepolimero/silicato lamellare

Morfologia dei nanocompositiMorfologia dei nanocompositi

• struttura struttura intercalataintercalata

• struttura struttura delaminatadelaminata

NanocompositoNanocomposito nylon 6/montmarillonite nylon 6/montmarillonite

Tecniche di caratterizzazione Tecniche di caratterizzazione dei nanocompositidei nanocompositi

XRDXRD

TEMTEM

DSCDSC

• Identifica le strutture intercalate Identifica le strutture intercalate mediante lo spostamento del mediante lo spostamento del picco di diffrazionepicco di diffrazione

• Identifica le strutture delaminate Identifica le strutture delaminate mediante l’analisi di un campione mediante l’analisi di un campione rappresentativo del materialerappresentativo del materiale

• Identifica le strutture intercalate Identifica le strutture intercalate mediante l’aumento della mediante l’aumento della temperatura di transizione temperatura di transizione vetrosavetrosa

XRDXRD

Legge di BraggLegge di Bragg

=2d sin=2d sin

Micrografie TEMMicrografie TEM

Preparazione del Preparazione del nanocompositonanocomposito

Intercalazione-esfoliazione da Intercalazione-esfoliazione da

soluzionesoluzione

Polimerizzazione intercalativa in situPolimerizzazione intercalativa in situ

Intercalazione- esfoliazione da fusoIntercalazione- esfoliazione da fuso

Intercalazione diretta per sintesiIntercalazione diretta per sintesi

Proprietà del nanocomposito Proprietà del nanocomposito nylon 6/montmarilonitenylon 6/montmarilonite

Proprietà dei nanocompositiProprietà dei nanocompositi

Aumento della resistenza a trazioneAumento della resistenza a trazioneAumento del modulo elasticoAumento del modulo elasticoRiduzione del coefficiente di espansione Riduzione del coefficiente di espansione

termicatermicaRiduzione della permeabilitàRiduzione della permeabilitàResistenza ai solventiResistenza ai solventiResistenza alla fiammaResistenza alla fiamma

Modulo elasticoModulo elastico

TenacitàTenacità

Calorimetro a conoCalorimetro a cono

Resistenza alla fiammaResistenza alla fiamma

Diminuzione della velocità di rilascio di Diminuzione della velocità di rilascio di calorecalore

Diminuzione della temperatura Diminuzione della temperatura d’innesco dell’incendiod’innesco dell’incendio

Formazione del charFormazione del charRidotta produzione di CO e fuliggineRidotta produzione di CO e fuliggineBassa permeabilitàBassa permeabilità

Settori di applicazione dei nanocompositi

AutomobilisticoAutomobilistico

AlimentareAlimentare

ElettronicoElettronico

MedicoMedico

Protezione ambientaleProtezione ambientale

Cinghia di trasmissioneCinghia di trasmissione

Pellicole per confezionamentoPellicole per confezionamento