Studio di una resina e dei suoi sistemi ibridi: compatibilità dei rinforzi fibrosi

I materiali compositi a matrice polimerica sono centrali in ambiti come l’aerospaziale, l’automotive e le energie rinnovabili, grazie all’elevato rapporto proprietà meccaniche/peso. Le resine epossidiche sono tra le matrici più utilizzate per adesione, stabilità dimensionale e resistenza chimica, ma la struttura termoindurente ne limita riparabilità e riciclo. I vitrimeri, reti covalenti adattabili in cui reazioni di scambio attivate termicamente consentono il riarrangiamento dei legami, uniscono le prestazioni dei termoindurenti alla riprocessabilità dei termoplastici. La tesi mira a ottimizzare il processo di cura e a studiare le correlazioni tra parametri di processo, composizione e proprietà termo-meccaniche di una resina commerciale e dei suoi sistemi ibridi, valutandone un eventuale comportamento vitrimerico. Sono state preparate tre formulazioni a base di resina termoindurente copolimerica a catalisi eterociclica azotata: una di riferimento, una modificata con un monomero aromatico difunzionale da riciclo di polimero termoplastico e un sistema ibrido con nanocarica. La cinetica di cura è stata analizzata con calorimetria differenziale a scansione (DSC), le proprietà termo-meccaniche con analisi dinamico-meccanica (DMA) e prove di flessione a tre punti (3PB). L’indagine sul processo ha individuato un ciclo di reticolazione ottimale tra quelli testati. Il comportamento vitrimerico è stato studiato con prove di rilassamento degli sforzi in DMA su campioni non rinforzati. I risultati sono compatibili con una cinetica di scambio dinamico di legami covalenti in tutte le formulazioni: l’energia di attivazione apparente e le temperature di congelamento topologico (Tv), estrapolate, diminuiscono con il monomero da riciclo e, ancor più, con la nanocarica carboniosa. Lo studio fornisce una base sperimentale per matrici a reticolazione dinamica più riparabili e riciclabili, indicando le indagini necessarie alla validazione del comportamento vitrimerico.