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SVILUPPO E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSITI MULTIFUNZIONALI AUTORIPARANTI

Il lavoro che si intende svolgere per questo progetto di ricerca ha lo scopo di superare le attuali limitazioni dei meccanismi di autoriparazione proposti finora in letteratura. Più efficienti meccanismi di autoriparazione saranno sviluppati ed integrati in materiali strutturali multifunzionali. I meccanismi di autoriparazione saranno basati su due differenti concetti: 1) attivazione di meccanismi di autoriparazione basati su legami reversibili non covalenti; 2) attivazione di meccanismi di autoriparazione basati sul concetto di “Microincapsulazione” Sia nel primo caso che nel secondo ci sono notevoli difficoltà connesse con la progettazione dei materiali. In particolare nel caso di sviluppo di un materiale self-healing multifunzionale basato sul concetto di microincapsulazione, non esistono catalizzatori commerciali in grado di non disattivarsi in un ambiente particolarmente reattivo (come quello dei precursori epossidici) e durante i cicli di cura ad elevata temperatura (necessari per la buona performance meccanica dei compositi finali). L’esperienza pregressa nel settore ha messo in luce l’attivazione di una reazione equimolecolare tra catalizzatore e precursore epossidico che disattiva il catalizzatore e quindi i meccanismi su cui l’abilità rigenerativa è basata. Le formulazioni multifunzionali saranno sviluppate considerando l’inclusione di nanoparticelle all’interno di una matrice epossidica per realizzare la multifunzionalità. Il programma di ricerca si articolerà essenzialmente in più fasi: 1) selezione della matrice epossidica; 2) selezione delle nanoparticelle; 3) sintesi del nuovo catalizzatore; 4) sintesi di vessel in grado di contenere un’opportuna quantità di agente healing; 5) funzionalizzazione delle nanocariche; 6) dispersione dei componenti nella resina epossidica, 7) formulazione e preparazione di provini con geometrie adatte per la caratterizzazione meccanica, termica ed elettrica; 8) elaborazione dei dati ottenuti.La valutazione dell’efficienza “healing” sarà effettuata attraverso 2 tipi di esperimenti. Il primo si baserà su un’indagine spettroscopica che permetterà di controllare l’attività catalitica del catalizzatore attraverso l’analisi del prodotto di metatesi (ROMP) nella resina. Il secondo tipo permetterà di ottenere dei valori quantitativi di efficienza “healing” attraverso prove meccaniche usando ben definiti protocolli per test di efficienza. La Caratterizzazione Meccanica delle formulazioni sviluppate sarà effettuata anche mediante prove tensili e prove meccanico-dinamiche, mentre le proprietà termofisiche saranno valutate con prove Termogravimetriche (TGA) e prove di Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC). Per la valutazione della resistenza alla fiamma saranno effettuate le seguenti attività: 1. Sviluppo di provini normati per il LOI (standard ASTM 2863); 2. sviluppo di provini normati per test di “Mass loss calorimeter” (standard ISO 13927) - (Plates of 100x100x3mm3 will be exposed to a radiant cone (50kW/m2) using a forced ignition). 3. Determinazione del Peak Heat Release Rate (PHRR) per tutte le formulazioni sviluppate; 4. Analisi del “char” dopo i test di “mass loss calorimeter”. Per questo tipo di attività sarà anche analizzata l’influenza di nanocariche conduttive sul comportamento alla fiamma.