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 ionedipolo. 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
XRD
TEM
DSC
• 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
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
PROPRIETA’
NYLON 6
NANOCOMPOSITO
Modulo tensile [GPa]
1.1
2.1
+91%
Resistenza a trazione [MPa]
69
107
+55%
Temperatura di distorsione [°C]
65
145
+123%
Forza d’impatto [KJ/m²]
2.3
2.8
+22%
Assorbimento d’acqua[%]
0.87
0.51
-41%
Coefficiente
termica
di
espansione
13*10¯ 5
¯5
6.2*10
-51%
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