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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
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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
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Dimensioni del rinforzoDimensioni del rinforzo
• Nanoparticelle Nanoparticelle isodimensionaliisodimensionali
• Nanotubi (whiskers)Nanotubi (whiskers)
• NanolamineNanolamine
aumentano aumentano
le interazioni le interazioni rinforzo/matricerinforzo/matrice
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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)
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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.
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MontmarilloniteMontmarillonite
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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
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Compositi Compositi polimero/silicato lamellarepolimero/silicato lamellare
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Morfologia dei nanocompositiMorfologia dei nanocompositi
• struttura struttura intercalataintercalata
• struttura struttura delaminatadelaminata
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NanocompositoNanocomposito nylon 6/montmarillonite nylon 6/montmarillonite
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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
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XRDXRD
Legge di BraggLegge di Bragg
=2d sin=2d sin
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Micrografie TEMMicrografie TEM
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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
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Proprietà del nanocomposito Proprietà del nanocomposito nylon 6/montmarilonitenylon 6/montmarilonite
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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
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Modulo elasticoModulo elastico
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TenacitàTenacità
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Calorimetro a conoCalorimetro a cono
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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
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Settori di applicazione dei nanocompositi
AutomobilisticoAutomobilistico
AlimentareAlimentare
ElettronicoElettronico
MedicoMedico
Protezione ambientaleProtezione ambientale
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Cinghia di trasmissioneCinghia di trasmissione
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Pellicole per confezionamentoPellicole per confezionamento