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Maurizio Fiorini

Professore associato confermato

Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali

Settore scientifico disciplinare: CHIM/07 FONDAMENTI CHIMICI DELLE TECNOLOGIE

Temi di ricerca

Parole chiave: nanocompositi Polimeri bio-based Additive manufacturing Imballaggi eco-compatibili Ritardanti di fiamma senza alogeni

La ricerca sui nanocompositi a matrice polimerica sarà sviluppata a partire dallo studio di nuove argille organofiliche, modificate con sali di imidazolio e fosfonio, per migliorare la stabilità termica rispetto alle argille modificate con sali d'ammonio. Verranno preparati nanocompositi con matrici termoplastiche con alte temperature di lavorazione (PC, PET, PEN); saranno studiate le proprietà termiche e meccaniche dei materiali.  Altri tipi di additivi saranno preparati modificando le proprietà di nanotubi di carbonio sfruttando le caratteristiche di sali di imidazolio in grado di legarsi alla superficie dei nanotubi favorendo la loro dispersione nelle matrici polimeriche.
L'attività di ricerca sul reactive blending verrà sviluppata trasferendo  processi precedentemente studiati in mescolatore discontinuo Brabender nell'estrusore bivite corotanti di cui dispone il gruppo di ricerca. 

Gli obiettivi della ricerca sui nanocompositi a matrice polimerica sono così sintetizzabili: a) Preparazione di nanocompositi con matrici finora poco studiate, in particolare policarbonati ma anche poli (etilen naftalato) allo scopo di migliorare alcune delle caratteristiche più limitanti senza però peggiorare le proprietà migliori (nel caso dei policarbonati, miglioramento della permeabilità ai gas, e della resistenza ai solventi senza peggiorare la tenacità e la trasparenza ). b) Studio di nuove vie per migliorare la compatibilità tra fillers e matrici polimeriche. Verranno preparate argille organofiliche con modificanti che siano compatibili con matrici a base di policarbonato. c) Sviluppo di una tecnologia di preparazione di nanocompositi "one pot" in cui la matrice, il nanofiller non modificato e il modificante vengono mescolati e direttamente si realizza nello stesso stadio la modifica del nanofiller e la sua dispersione a livello di nanoparticelle nella matrice. Ciò allo scopo di semplificare i processi produttivi, per ridurre i costi di produzione. d) Preparazione di nanocompositi con filler di sintesi che presentino gruppi reattivi in grado di iniziare le reazioni di polimerizzazione, oppure in grado di reagire con polimeri preformati, in modo da legare parte delle catene polimeriche della matrice al filler. In aggiunta, verranno anche studiati nanocompositi preparati con matrici contenenti o costituite da ionomeri, per verificare l'effetto di gruppi ionici in catena sulla compatibilità matrice-filler.  Lo studio del reactive blending di materiali polimerici termoplastici è stato uno dei principali argomenti di ricerca del gruppo Polimeri del DICASM ed è stato sinora condotto utilizzando un mescolatore in discontinuo Brabender. Il recente acquisto di un moderno estrusore bivite da laboratorio (in parte finanziato con fondi per le medie attrezzature del 2005) permetterà di sviluppare ulteriormente queste ricerche. Sarà possibile infatti effettuare prove in condizioni analoghe, o comunque molto prossime, a quelle in cui a livello industriale viene effettuato il compounding di materiali termoplastici. In quest'ottica, due processi: a) modifica di policarbonato mediante reazione con anidridi per migliorare proprietà reologiche e di resistenza ai solventi; b) modifica del poli(butilen tereftalato) con monomeri in grado di migliorare le proprietà termiche, saranno studiati per ottimizzare le condizioni messe a punto con reazioni in discontinuo per adattarle alle operazioni in continuo.

Le attività legate all'additive manufacturing di materiali polimerici termoplastici riguardano la prototipazione rapida di parti per macchine automatiche, la realizzazione di scaffold per applicazioni biomedicali e più in generale lo studio dell'ottimizzazione della stampa additive con la tecnologia FreeFormer di Arburg.