RICERCA ITALIANA     

NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA PER APPLICAZIONI IN AGRICOLTURA

Università degli Studi di Palermo

Abstract

Il progetto di ricerca "Nanocompositi a matrice polimerica per applicazioni in agricoltura" si ripromette di preparare e caratterizzare nuovi materiali nanocompositi a matrice polimerica che presentino caratteristiche tali da poter produrre film per applicazioni in agricoltura. In particolare l'attenzione verra focalizzata sui film per copertura di serre, per pacciamatura e per confinare ambienti con specifiche caratteristiche. Perchè i materiali siano adatti a queste applicazioni devono presentare caratteristiche specifiche molto ampie, per esempio: - devono essere facilmente filmabili amche in grandi dimensioni e spessori molto variabili, - devono essere sufficientemente rigidi, ma anche deformabili e resistenti allo strappo, - devono essere permeabili alla radiazioni UV ed infrarosse in particolari zone dello spettro ed impermeabili in altre zone, devono essere sufficientemente resistenti ai fenomeni fotoossidativi e - per talune applicazioni - barriera ad alcuni gas. I nanocompositi a matrice polimerica possono essere un'interessante soluzione a queste richieste. Infatti, la presenza di piccole quantità (2-5%) di nanocariche in matrici poliolefiniche (polietilene a bassa densità e copolimero EVA) come quelle attualmente usate in queste applicazioni, porta ad un miglioramente di tutte le caratteristiche sopra menzionate di questi polimeri. Tutto ciò avviene, però, soltanto quando le cariche vengono ben disperse e soprattutto se vengono esfoliate durante la miscelazione >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Francesco Paolo LA MANTIA Università degli Studi di PALERMO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo del progetto di ricerca "Nanocompositi a matrice polimerica per applicazioni in agricoltura" è lo studio e la produzione di nuovi materiali poliolefinici con nanocariche. I polimeri utilizzati per la produzione di film per applicazioni in agricoltura devono presentare una serie molto estesa di proprietà: devono essere sufficientemente rigidi ma anche deformabili e resistenti allo strappo ed alla caduta di dardo, devono far passare la luce ind eterminate zone dello spettro infrarosso ed ultravioletto ed essere impermeabili alla luce in altre lunghezze d'onda ed infine, in alcune applicazioni, essere barriera per alcuni gas e permeabili ad altri gas. Infine, devono resistere alla fotoossidazione ed essere facilmente riciclabili. Le poliolefine principalmente usate per questo scopo sono il polietilene a bassa densità ed il copolimero etilenvinilacetato. Tuttavia questi polimeri non posseggono - nemmeno in miscela - tutte queste proprietà - che vengono acquisite solo attraverso l'uso di notevoli concentrazioni di additivi (stabilizzanti, promotori dell'effetto serra, etc). Nonostante ciò, alcune proprietà, per esempio la rigidità, restano ancora carenti, ed inoltre i costi crescono al crescere della concentrazione e del tipo di additivi da adoperare. I nanocompositi possono rispondere a molte di queste esigenze pur partendo dalla stessa matrice polimerica. Infatti, piccole quantità di nanoparticelle possono sensibilmente aumentare la rigidità senza modificare la >>>

Risultati parziali attesi

Alla fine di questa prima fase si sarà ottenuta una mappa di composizioni - condizioni di lavorazioni - proprietà che permetterà di scegliere le composizioni ed i parametri di lavorazione per ottenere nanocompositi con caratteristiche reologiche adatte alla filmatura e proprietà meccaniche ed ottiche utili per applicazioni in agricoltura come coperture per serre. Inoltre, si acquisiranno conoscenze sui meccansmi di intercalazione ed esfoliazione e sull'influenza di ripetute lavorazioni sulla morfologia dei nanocompositi. Infine, si avranno a disposizione agenti promotori di adesione per migliorare l'esfoliazione e quindi le proprietà di questi nanocompositi.Conformemente a quanto descritto precedentemente, i risultati attesi in questa seconda fase sono:
- preparazione di film nanocompositi a base di poliolefine e montmorillonite compatibilizzate sia con polimeri funzionalizzati commerciali che con nuovi promotori di adesione
- caratterizzazione morfologica, reologica e meccanica di questi film ed in particolare:

- caratterizzazione meccanica dei film
- determinazione delle proprietà barriera
- determinazione della stabilità all'irraggiamento UV
- studio della stabilità della morfologia

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I nanocompositi polimerici attualmente rappresentano un tematica prioritaria che sta polarizzando una grande attenzione a livello mondiale e sta assumendo una posizione centrale nei programmi di ricerca e sviluppo in paesi europei ed extraeuropei, includendo sia paesi emergenti che industrializzati.
Negli ultimi anni infatti i nanocompositi polimerici con cariche di silicati a strati (PLS) hanno attratto grande interesse sia a livello industriale che accademico, in quanto essi esibiscono spesso notevoli miglioramenti nelle proprietà dei materiali quando paragonati ai rispettivi materiali polimerici vergini o ai micro e macro-compositi convenzionali (1-3). Questi miglioramenti possono includere valori di modulo (4-7), maggiore resistenza termica (8), ridotta permeabilità ai gas (9-12) e infiammabilità (13-15). Contemporaneamente, c'è stato un considerevole interesse nella teoria e nelle simulazioni riguardanti la preparazione e le proprietà di questi materiali (16-24), ed essi sono anche ritenuti sistemi modello unici per lo studio della struttura e delle dinamiche dei polimeri in ambienti dei nanocompositi PLS ha recentemente raggiunto posizioni prioritarie. Due importanti scoperte in particolare hanno stimolato la rinascita di interesse verso questi materiali: primo, il rapporto del gruppo di ricerca della Toyota riguardo ad un nanocomposito Nylon-6/Montmorillonite (12), nel quale per quantità di cariche molto piccole di silicato a strati sono stati riportati >>>