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"CONTROLLED RHEOLOGY" POLIPROPILENE: ANALISI REOLOGICA DEL "VIS-BROKEN" PP OTTENUTO IN ESTRUSIONE MEDIANTE DEGRADAZIONE CON PEROSSIDO DI IDROGENO

Il processo di degradazione controllata del polipropilene mediante “reactive extrusion” con perossidi è utilizzato per realizzare “grades” di PP con proprietà reologiche specifiche per la realizzazione di fibre e di “thin-wall injection moulding”. I campioni di polipropilene così ottenuti vengono denominati “controlled rheology grades”. Per realizzare la degradazione controllata del polipropilene, ad oggi sono stati utilizzati perossidi organici come il DHBP, noto commercialmente come Luperox o Triganox. L’uso di perossidi organici presenta, però, diverse problematiche, tra cui la più critica è la formazione da volatili organici. Il perossido di idrogeno, seppur menzionato come possibile iniziatore per la degradazione controllata del PP in brevetti e citato in un libro (Tripathi D., “Practical Guide to Polypropylene”, iSmithers Rapra Publ. 2002), non è stato ancora oggetto di studi scientifici a tal riguardo.Nel progetto di ricerca qui proposto, che sarà svolto in collaborazione con l’Università di Monash (Australia) e la CSIRO (Australia), si intende realizzare la degradazione controllata del polipropilene mediante l’uso del perossido di idrogeno e studiare le proprietà reologiche del vis-broken PP al variare della percentuale di perossido stesso. Il vantaggio dell’utilizzo del perossido di idrogeno in tale contesto risiede nel fatto che l’unico prodotto derivato dall’iniziatore è l’acqua, per cui il processo di “reactive extrusion” mediante l’uso del perossido di idrogeno si può definire un “processo verde”.Il progetto di ricerca prevede, quindi, l’ottenimento di diversi gradi di polipropilene mediante reactive extrusion in un estrusore “twin screw” JSW TEC30 a partire da due tipi di polipropilene isotattico (HP400N e HP555G) prodotti dalla Llyondel-Basell. Il perossido di idrogeno che si intende usare è Interox ST-60 della Solvay Interox Australia. Per confronto si intende studiare anche il PP degradato mediante il perossido organico DHBP.Saranno effettuate misure delle sostanze volatili sviluppate durante il processo. Misure di indice di melt flow (MFI) sui due PP tal quali e sui diversi gradi di PP degradati nella “reactive extrusion” saranno realizzate conformi alle norme ASTM D1238, usando uno strumento IDM. Tali misure ci forniranno indicazioni sul livello di degradazione ottenuto al variare della percentuale e del tipo di perossido usato.Le misure reologiche saranno effettuate sui due campioni di PP, HP400N e HP555G, sui campioni vis-broken di entrambi i campioni di PP al variare del contenuto di perossido di idrogeno. Per confronto sarà analizzato anche il comportamento reologico dei due PP degradati mediante il perossido organico DHBP.Le misure reologiche verranno condotte a diverse temperature mediante un reometro rotazionale ARES equipaggiato con una geometria piatto-piatto con diametro di 50 mm e gap =1mm.Le misure saranno effettuate in modo oscillatorio. Il campo di viscoelasticità lineare sarà determinato mediante misure del modulo elastico (G’) e dissipativo (G’’) effettuate al variare dell’ampiezza della deformazione imposta. Quindi, saranno effettuate misure di G’ e G’’al variare della frequenza per ottenere il comportamento viscoelastico dei campioni di Polipropilene al variare del grado di degradazione. Sarà inoltre valutata la viscosità complessa che fornirà informazioni sulla variazione della curva di flusso al variare del livello di scissione, e quindi del peso molecolare, dei diversi gradi di PP ottenuti dalla reactive extrusion.Infine, sarà utilizzato un modello reologico precedentemente sviluppato (Nobile et al., Rheol. Acta 42 pp.232-242,2003 e 47 pp.509-519,2008) per ottenere la curva di distribuzione dei pesi molecolari e le diverse medie Mn, Mw e Mz dei campioni di PP di partenza (HP400N e HP555G) e dei campioni di PP degradati con perossido di idrogeno e perossido organico a partire dalle Master Curves dei dati di G’ e G’’, che saranno anche confrontate con le misure di GPC.