Tecnologie dei polimeri, membrane e packaging (POLY-LAB)

1. Sintesi e modifica

Il gruppo Poly-Lab è in grado di sintetizzare e di fornire supporto sulla sintesi di materiali polimerici tradizionali o innovativi quali poliesteri aromatici e alifatici, policarbonati, polimeri da fonti rinnovabili (PET o poliesteri a partire da monomeri preparati da sostanze naturali). Si possono inoltre produrre copolimeri tramite miscelazione reattiva, ed estrudere nanocompositi polimerici.

E’ possibile la funzionalizzazione di superfici mediante processo sol-gel, attraverso la deposizione di coating ibridi organici-inorganici e di ossidi metallici.

2. Caratterizzazione materiali e manufatti

Il centro Poly-Lab è in grado di effettuare una caratterizzazione pressochè completa delle principali proprietà di interesse industriale dei materiali polimerici e dei loro derivati, nonché dei manufatti:

• Proprietà microstutturali e morfologiche con miscrocopia ottica a luce polarizzata e stereoscopica, miscroscopia elettronica SEM e TEM, microscopia forza atomica (AFM, Nanoscope 3D). Misura della cristallinità con diffrattometria a raggi X ad alto angolo (temperatura da -150°C a 450°C): Identificazione fasi cristalline, grado di cristallinità e orientazione dei cristalli.
• Proprietà termiche: CALORIMETRIA (DSC) DSC Q100 TA Instruments (-180°C ÷ 500°C), per determinare la temperatura di transizione vetrosa, di cristallizzazione e fusione, il grado di cristallinità e la cinetica di cristallizzazione. Termogravimetria accoppiata a spettrometria di massa (TGA-MS) (in atmosfera inerte/ossidante): calcolo delle energie di attivazione, della composizione di sistemi multifase
• Proprietà elettriche in cc e ca: permittività, fattore di perdita, conducibilità in bulk e di superficie nel campo di temperatura: -100 ÷ 300 °C, in aria, gas inerte e sotto vuoto. Studio dei processi di rilassamento molecolare, controllo dispersione cariche e nanocariche.
• Proprietà meccaniche con Resil Impactor CEAST (P/N 6957) (Prove di resilienza strumentate fino a 50 J), Dinamometro Instron (trazione, flessione e compressione, Celle dinamometriche 1 kN e 100 kN):  modulo elastico,  sforzo e deformazione a snervamento e a rottura,   tenacità.
• Proprietà viscoelastiche con analizzatore dinamico meccanico (DMTA Q800, TA Instruments)  (T: -150°C ÷ 600°C; frequenze: 0.01Hz ÷200Hz): prove di creep, stress-relaxation, stress strain,  costruzione master curves.
• Proprietà reologiche con reometro rotazionale A. Paar da -40 a +200°C per gomme, fusi polimerici, soluzioni polimeriche, coatings e lubrificanti, biofluidi, cibi e bevande.
• Proprietà barriera: misura permeabilità gas e vapori in films e multistrato, fino a +80°C, a umidità controllata; misura di assorbimento di gas e vapori in films, maufatti, polveri e pellets, fino a 100 bar e 120°C.

3.  Tecnologia e processi

Il centro PoLY-LAB può fornire supporto per lo studio, l’ideazione e il set-up dei processi di:

• estrusione normale e reattiva, con dispersione di additivi (ad es. tenacizzanti, plastificanti, fibre di rinforzo, nanoclays, nanotubi  di carbonio) tramite un estrusore su scala media
• elettrofilatura di nanofibre, con una macchina per l’ottenimento di nanofibre e fogli, per uso nel campo biomedicale (rilascio controllato di farmaci, riparazione tissutale), energetico (produzione di materiali conduttivi per impianti fotovoltaici , energy‐storage), ambientale (materiali attivi per filtrazione e depurazione acque).
• trattamento e  saldatura tramite laser (polimero-polimero o metallo-polimero) grazie a uno strumento laser ( P : 75 -1500 W, Wavelength, l : 800-1.064 nm).
• film blowing, foaming di schiume, stampaggio di componenti etc. attraverso uso di codici in parte commerciali CFD in parte sviluppati in loco e con l’ausilio dei vari strumenti di caratterizzazione della struttura e delle proprietà.

4. Durabilità, affidabilità e ciclo di vita

Le competenze del Poly-lab in materia di invecchiamento e affidabilità consentano di studiare l’evoluzione del prodotto e delle sue caratteristiche in condizioni di sollecitazioni semplici (termica, meccanica, elettrica e ambientale) e combinate, sia con misure dirette (ad es. con caratterizzazione statica, dinamica (fatica), creep e ad impatto) di materiali e manufatti che con modelli specifici.