Deposizione layer by layer su cotone di sistemi ibridi organico-inorganici fotopolimerizzabili = Layer by layer hybrid organic-inorganic UV-curable assemblies on cotton fabrics

Nel presente lavoro di tesi, su di un tessuto di cotone è stato depositato, mediante tecnica layer by layer, un coating ibrido organico-inorganico. Per la realizzazione dei layers sono stati utilizzati una resina imminica (BPEI), una resina acrilica e montmorillonite (MMT), nella sequenza BPEI/resina acrilica/BPEI/MMT, fino a raggiungere 5 quadlayers. L’obiettivo si è focalizzato sulla deposizione di coatings che impartissero proprietà di ritardo alla fiamma al substrato cellulosico. Sono stati ottenuti coatings utilizzando due diverse percentuali in peso di MMT: 0,2 e 1%. Sfruttando la reattività della resina acrilica in processi di reticolazione fotoinidotta, si è anche studiato l’effetto dell’irraggiamento UV sulla morfologia del coating depositato. Sono state utilizzate diverse tecniche analitiche per la caratterizzazione dei substrati cellulosici trattati. In particolare, misure spettroscopiche FTIR-ATR hanno permesso di verificare l’effettiva presenza dei coatings sul substrato cellulosico; la loro morfologia è stata studiata mediante analisi SEM, dalle quali è emerso un buon ricoprimento da parte del multilayer, causa anche di un aumento di rugosità delle fibre del tessuto. Il ritardo alla fiamma è stato valutato mediante test di infiammabilità (secondo standard UL94, configurazione orizzontale) e prove di combustione forzata al cono calorimetro a consumo di ossigeno (flusso termico radiante: 35 kW/m2). Dalle prove alla fiamma si è visto come, per tutti i coatings, si abbia una diminuzione della velocità di propagazione della fiamma, grazie alla presenza dei coatings depositati, che proteggono efficacemente il substrato cellulosico. Le prove di combustione forzata hanno mostrato come la velocità di rilascio del calore (HRR, Heat Release Rate) non subisca variazioni molto rilevanti, nonostante una significativa diminuzione del picco di velocità di rilascio del calore (pkHRR, peak Heat Release Rate), a causa della presenza dei coatings depositati. Inoltre, l’irraggiamento UV ha migliorato i parametri termici solo per i coatings contenenti lo 0.2% di MMT, che sono risultati più compatti e adesi alle fibre, rispetto alle controparti contenenti l’1% di MMT. Per verificare la durabilità dei coatings depositati sono stati infine condotti dei lavaggi in acqua demineralizzata a 50°C per 1 ora, sotto agitazione. Dalle analisi morfologiche SEM sui coatings lavati è emerso come i lavaggi causino la rimozione di parte del coating, portando alcune fibre sottostanti ad essere esposte. Le conferme sono arrivate dalle prove TGA, condotte sia in azoto che in aria, dalle quali è stato messo in evidenza come il picco nella velocità di perdita di peso, per i coatings lavati, è anticipato, a conferma di come il lavaggio danneggi in parte i coatings. Inoltre, i coatings contenenti l’1% di MMT sono risultati più resistenti alla degradazione termica, ma più sensibili agli effetti negativi dovuti al lavaggio: un eccesso di MMT porta, infatti, ad avere layers di spessore più elevato in fase di deposizione, fenomeno che, pur favorendo un aumento di stabilità per effetto barriera, genera strutture meno adese e quindi più facilmente danneggiabili e rimovibili durante il processo di lavaggio. I risultati ottenuti hanno evidenziato che i coatings depositati, sulla base della loro composizione e dei trattamenti subiti, sono in grado di conferire al cotone buone proprietà di resistenza alla fiamma, che si mantengono solo in parte anche dopo lavaggio.