Fotopolimerizzazione di coatings polimerici funzionali ottenuti da fonti bio-rinnovabili = Photopolymerization of functional polymeric coatings obtained by bio-renewable resources

A causa dei problemi relativi alla salvaguardia dell’ambiente e alla gestione dei rifiuti, oltre che per motivi di natura economica, è ragionevole investigare su strategie di sintesi polimerica alternative all’utilizzo delle fonti fossili come precursori, e che siano quanto più possibile sostenibili ed eco-compatibili. A tal proposito, la polimerizzazione di monomeri multifunzionali o oligomeri, per reticolazione UV, rappresenta una tecnologia ormai consolidata negli ultimi anni nell’ industria dei coatings grazie alla sua elevata efficienza nel convertire una resina liquida priva di solvente in un polimero solido a temperatura ambiente e senza rischi per l’ambiente. Gli oli vegetali costituiscono una risorsa naturale rinnovabile di grande importanza perché sono abbondanti, poco costosi e facilmente ingegnerizzabili a livello molecolare per ricavarne polimeri. Questi, infatti, contengono svariati gruppi reattivi che possono prendere parte a processi di modificazione chimica similmente a quanto avviene per i prodotti petrolchimici. In questo lavoro di tesi, una resina acrilica di origine naturale, l’olio di soia epossiacrilato (AESO), è stata addittivata con un monomero monofunzionale, isobornil metacrilato (IBOMA), in modo da aumentare la reattività e ridurre la viscosità del sistema fotoreattivo, per ottenere una formulazione bio-rinnovabile con proprietà soddisfacenti e comparabili con quelle di una comune resina di derivazione fossile. Inizialmente, sei diverse formulazioni, con un diverso rapporto in peso AESO:IBOMA (100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50) e con la stessa concentrazione del fotoiniziatore (1 wt%), sono state oggetto di questo studio. Il grado di reticolazione è stato innanzitutto valutato tramite spettroscopia FT-IR; dopodiché, la viscosità, la cinetica della reazione di fotopolimerizzazione e le proprietà del sistema reticolato sono state studiate rispettivamente tramite analisi di reologia, fotoreologia e di analisi termica dinamo-meccanica (DMTA). A tre delle suddette formulazioni è stato aggiunto un filler carbonioso (CNTs), in concentrazione crescente (0,2 wt%; 0,4 wt%; 0,6 wt%) per conferire ai coatings un comportamento conduttivo e per migliorare le proprietà meccaniche. Tutte le caratterizzazioni effettuate per le formulazioni non caricate sono state ripetute anche per le formulazioni composite con lo scopo di stabilire quale fosse l’effetto del filler sulle proprietà investigate. In ulteriore analisi, tramite l’acquisizione delle micrografie al SEM, è stata valutata la distribuzione dei nanotubi di carbonio all’interno della matrice polimerica. La misura della conducibilità elettrica è stata poi utile a definire la soglia di percolazione. Sulla base dei risultati ottenuti, si è scelta quale delle formulazioni sarebbe stata più idonea ad una possibile applicazione di stampa 3D-DLP.