Settore: Polimeri e plastiche

La caratterizzazione dei polimeri è un importante ramo della scienza dei materiali utilizzata in numerosi campi applicativi per comprendere o predire le proprietà di svariati prodotti di largo consumo. Dal controllo del grado di polimerizzazione alla caratterizzazione di strutture polimeriche in fase solida o in dispersione, fino alla verifica della processabilità di nuovi materiali e all’analisi delle proprietà meccaniche di prototipi, la conoscenza approfondita delle caratteristiche chimico-fisiche dei materiali polimerici può consentire, ad esempio, di determinare la shelf-life di una formulazione cosmetica, la resistenza alla temperatura di un pannello di materiale espanso o la composizione chimica di plastiche riciclate da sottoporre ad un nuovo ciclo produttivo.

L’offerta multidisciplinare di Alfatest nel campo della caratterizzazione dei polimeri si compone delle più avanzate tecnologie e copre ogni fase di sviluppo del materiale: dalle indagini su scala molecolare e la caratterizzazione reologica di strutture polimeriche in fase solida o in dispersione, fino al processamento di materiali su scala di laboratorio e industriale e all’analisi delle proprietà termiche e meccaniche di prodotti finiti. 

Con le soluzioni Alfatest è quindi possibile:

  • Determinare il peso molecolare assoluto, la distribuzione del peso molecolare, la ramificazione, la struttura e la composizione dei polimeri e copolimeri mediante sistemi GPC / SEC; 
  • Individuare la temperatura e l’entalpia di fusione/cristallizzazione, la temperatura di transizione vetrosa, la temperatura di degradazione e la composizione di polimeri e miscele polimeriche mediante sistemi DSC/STA;
  • Caratterizzare la struttura sub-micrometrica di film polimerici mediante microscopia a scansione elettronica (SEM) e microreologia (MS-DWS);
  •  Determinare le proprietà viscoelastiche di gel, paste, fluidi e materiali polimerici mediante reologia rotazionale;
  • Simulare le condizioni di shear, pressione e temperatura a cui un polimero viene sottoposto durante la lavorazione ed eseguire studi di scale-up industriale mediante l’utilizzo di estrusori di processo;
  • Produrre nanodispersioni polimeriche stabili dalla scala laboratorio alla scala industriale con gli omogeneizzatori ad alta pressione della Microfluidics;
  • Produrre provini per test fisico-meccanici mediante stampaggio e stampaggio ad iniezione;
  • Caratterizzare le proprietà meccaniche di materiali polimerici in funzione della temperatura, in condizioni statiche o dinamiche, mediante sistemi TMA/DMA.

Comportamento di un campione di polimeri in un test DMTA

Polimeri comunemente analizzati con le tecniche di caratterizzazione proposte da Alfatest:
  • polietilene (HDPE, LDPE)
  • polipropilene
  • polivinil cloruro (PVC)
  • poliesteri
  • poliammidi
  • policarbonati
  • poliacrilati
  • poliuretani
  • polisaccaridi
  • gomme ABS
  • emulsioni polimeriche, latex
  • nanoparticelle polimeriche (PLGA, etc)
Principiali settori applicativi interessati
  • Lavorazione materie plastiche
  • Lavorazione materie plastiche ricicla
  • Packaging
  • Colle e Adesivi
  • Gomme ed Elastomeri
  • Cosmetica
  • Detergenza
  • Vernici ed Inchiostri
  • Alimentare e Nutraceutica
  • Farmaceutico
  • Nanotecnologie
 

Se vuoi saperne di più leggi gli approfondimenti:

Ottimizzare le condizioni di processo e garantire i requisiti del prodotto finale con l’analisi reologica

Analisi del comportamento reologico di tre campioni di polietilene lineare a bassa densità (LLDPE)

Test di miscelazione del PVC – Riproducibilità e influenza delle condizioni di prova

Analisi DSC del propilene

 

Elastomeri e gomme

Al fine di rispettare gli elevati standard di qualità richiesti nella produzione di elastomeri e mescole elastomeriche si rendono necessarie continue innovazioni e ottimizzazioni di processo, dalla ricerca di base sui singoli costituenti fino al miscelamento e alla progettazione del prodotto finito. Nel settore dei trasporti, che assorbe da solo la maggior parte della produzione di elastomeri su scala globale, grande attenzione è dedicata per esempio alla ricerca di materiali per realizzare pneumatici con basso attrito volvente e che aiutino a ridurre i consumi di carburante (circa il 15% del carburante di un’auto è “sprecato” per vincere l’attrito tra ruota e asfalto).

 Fenomeni di die-swelling di 3 formulazioni di gomme

Le soluzioni Alfatest nel campo degli elastomeri e delle gomme accompagnano i produttori e i ricercatori in tutte le fasi del processo di sviluppo dei materiali, dalla differenziazione di batch diversi di materie prime e alla caratterizzazione degli additivi, fino alle simulazioni di processo su diversa scala, alla produzione di provini normati e all’analisi delle proprietà meccaniche del prodotto finito.

Se vuoi saperne di più leggi gli approfondimenti:

L’influenza del tipo di carbon black sulla processabilità dei composti di gomma nei “green tires”

Analisi Dinamo Meccanica (DMA) della gomma – Confronto tra le proprietà di assorbimento delle vibrazioni

Analisi termica della gomma 

Caratterizzazione dei filler pneumatici con Axia ChemiSem

 

Polimeri speciali e materiali compositi

Migliorare le prestazioni di polimeri e compositi innovativi per applicazioni avanzate (per esempio nel settore biomedicale, aerospaziale o in quello dell’edilizia) richiede una profonda comprensione delle proprietà dei materiali, dalla scala molecolare a quella macroscopica. Grazie alla presenza di riempitivi di varie forme (particelle, fibre, materiali bidimensionali, ecc.) e dimensioni (micro- e nano-compositi) all’interno di matrici polimeriche è possibile ottenere materiali con proprietà tecnologiche uniche e distinte rispetto a quelle dei singoli costituenti. Indipendentemente dalla natura dei materiali e dalla loro applicazione, il grado di dispersione e la distribuzione dei riempitivi all’interno della matrice polimerica ne determinano in larga misura le proprietà chimico-fisiche e le prestazioni tecnologiche.  Un ulteriore aspetto estremamente rilevante è rappresentato dalla misura della granulometria, della morfologia e dell’area superficiale dei filler.

PP with 0.5% of CNT “1” – PP with 0.5% of CNT “2”

 Analisi al microscopio SEM di film di packaging polimerico multistrato 

 Analisi al microscopio SEM di colla di un assorbente igienico

L’offerta di Alfatest, nel campo dei materiali compositi, consente di rispondere alle esigenze di sviluppo di nuovi compositi, dall’analisi delle materie prime fino al processamento dei materiali, e alle necessità di caratterizzazione e controllo qualità di prodotti finiti.

Se vuoi saperne di più leggi gli approfondimenti:

Analisi termica di fibre di carbonio pre-impregnate con resine a base epossidica

Compounding di polipropilene con sospensioni di nanotubi di carbonio

L’importanza del tempo di irradiazione sulla cinetica di reazione e sulle proprietà termomeccaniche di un adesivo sensibile alla luce UV 

 
Riciclo e riutilizzo dei polimeri

Il riciclo della plastica consiste in una serie di operazioni volte all’ottenimento di un nuovo materiale da riutilizzare in nuovi processi produttivi a partire da rifiuti o scarti di processo. Una volta separate le plastiche sulla base della composizione dei diversi polimeri, il processo di riciclo può avvenire per via meccanica, volta a produrre particelle o granuli da usare per nuove produzioni, o chimica. In quest’ultimo caso il processo prevede di rompere le catene polimeriche per ripartire dai monomeri di base.

L’insieme delle operazioni di smaltimento e riciclaggio del materiale plastico possono causare modifiche sostanziali alle proprietà dei polimeri. Ad esempio, il calore o le deformazioni meccaniche applicate possono causare la degradazione del materiale, mentre eventuali impurezze e additivi ne possono alterare le proprietà meccaniche. Di conseguenza, il controllo dei materiali riciclati è di fondamentale importanza per comprendere se essi siano adatti o meno alle applicazioni target.

Alfatest è in grado di proporre soluzioni tecnologiche all’avanguardia per la caratterizzazione e il processamento di materiali plastici e si propone come un partner ideale per supportare tutte le fasi di sviluppo.

Se vuoi saperne di più leggi gli approfondimenti:

Il riciclo di materiale plastico in forma di scaglie sottili con gli estrusori bivite Thermo Fisher Scientific

Recycled PET packaging: olfactive quality evaluated by sensory analysis

 

Strumenti come le GPC/SEC multidetector della Malvern Panalytical forniscono informazioni sulla degradazione dei prodotti e degli additivi o su impurezze presenti. La combinazione con altre tecnologie, come la reologia rotazionale e capillare, fornisce un quadro più completo sulle  proprietà dei polimeri riciclati.

Dispersioni, emulsioni e formulazioni polimeriche

L’utilizzo di polimeri all’interno di formulazioni cosmetiche e detergenti è largamente diffuso, siano essi di origine naturale o sintetica. In base alla loro composizione e alle loro proprietà chimico-fisiche, materiali polimerici vengono comunemente utilizzati come modificatori di viscosità, tensioattivi, agenti stabilizzanti, agenti sequestranti, agenti schiumogeni, agenti abrasivi o come ingredienti attivi veri e propri come nel caso, ad esempio, di acido ialuronico per applicazioni dermatologiche o di sistemi polimerici a rilascio controllato.

Comportamento di un materiale viscoso puro (a) e di un materiale elastico puro (b) in una prova di scorrimento e recupero.

Anche nel campo delle formulazioni e delle dispersioni polimeriche, Alfatest è in grado di offrire una gamma di soluzioni tecnologiche integrate e complementari. Oltre alla caratterizzazione delle proprietà termiche e reologiche dei materiali, qualsiasi processo che coinvolga emulsioni o dispersioni può essere ottimizzato e migliorato con sistemi in scala laboratorio, pilota e produzione per la riduzione uniforme della dimensione delle particelle, che consentono di ottenere micro- e nano-dispersioni stabili grazie ad una tecnologia unica. Le dimensioni delle particelle e la stabilità delle dispersioni ottenute possono poi essere caratterizzate con tecniche di scattering dinamico e scattering multiplo di luce.

Se vuoi saperne di più leggi gli approfondimenti:
Studio del comportamento viscoelastico di emulsioni cosmetiche mediante l’esecuzione di test di scorrimento e recupero (creep and recovery) 

Quantificare la stabilità delle emulsioni cosmetiche con la reologia e l’Analisi Dielettrica (DEA) 

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