Thermal Analysis Laboratory

Mission

Da un ventennio il nostro gruppo di ricerca è impegnato nella sintesi e caratterizzazione di sistemi polimerici per applicazioni speciali. Negli ultimi anni, in particolare, la ricerca è stata rivolta alla progettazione di materiali polimerici nanocompositi, offrendo nuove opportunità tecnologiche ed economiche in particolare nell’ambito del Manifatturiero Avanzato.

La caratterizzazione termica di questi sistemi è molto importante per valutare sia la resistenza alla degradazione, in funzione del tempo e/o della temperatura, che la complessiva stabilità termica del manufatto. I parametri generalmente presi in considerazione a tal fine sono la temperatura di inizio decomposizione e l’energia di attivazione del processo degradativo, parametri che possono essere misurati attraverso l’analisi termogravimetrica (TGA). Una delle caratteristiche che fanno del materiale nanocomposito un manufatto migliore rispetto al polimero da cui è ottenuto è sicuramente la compatibilità e la dispersione del filler nella matrice polimerica. Informazioni sulla dispersione possono essere ottenute dalla calorimetria a scansione differenziale (DSC). Le catene di polimero interagendo con il filler riducono fortemente la mobilità rotazionale e traslazionale del polimero. La situazione presenta delle analogie con quanto accade in un polimero reticolato, dove gli impedimenti alla mobilità causano un incremento della temperatura di transizione vetrosa del polimero. Anche nel caso del nanocomposito si verifica un incremento della temperatura di transizione vetrosa, causato dall’innalzamento della soglia energetica necessaria per la transizione. Questo effetto è rilevabile con la DSC. 

L’insieme delle informazioni sul comportamento termico dei sistemi polimerici è funzionale all’ingegnere di processo per definire il corretto utilizzo del materiale stesso in fase di lavorazione.

Descrizione del Laboratorio

Il laboratorio esegue analisi termogravimetriche, calorimetriche e di incenerimento in muffola su materiali organici ed inorganici. Grazie alle due bilance termogravimetriche a nostra disposizione è possibile misurare la variazione della massa di un materiale, in funzione del tempo e/o della temperatura, sia in ambiente inerte che in atmosfera ossidante. I tre calorimetri di cui disponiamo ci permettono di misurare la temperatura e il flusso di calore associato alle transizioni che possono avvenire in un materiale al variare del tempo e/o della temperatura, sia in ambiente inerte che in atmosfera ossidante. Infine possiamo incenerire un campione in muffola, in condizioni ossidative, e analizzare quantitativamente e qualitativamente il residuo.

Servizi erogati dal Laboratorio

Analisi Termogravimetrica (TGA): è possibile ottenere informazioni sulla stabilità (temperatura di inizio decomposizione, temperatura alla massima velocità di perdita di peso, % residuo di degradazione) e sulla composizione del materiale (eventuale presenza di additivi inorganici in un campione polimerico, di fibre di rinforzo, calcolo della percentuale di inorganico). Analizzando un materiale composito, variando la velocità di riscaldamento, è possibile la separazione di eventi termici vicini associabili ai diversi componenti del composito. Si possono realizzare anche misure sulla cinetica di degradazione di qualsiasi materiale. Oltre alle analisi TGA di routine possono essere messe a punto anche analisi particolari su specifica richiesta.

Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC): è possibile realizzare misure di temperatura di transizione vetrosa; temperatura di fusione; temperatura di cristallizzazione; misure di entalpia di fusione o di transizione; cinetica di cristallizzazione; percentuale di cristallinità; calore specifico.

Incenerimento in muffola: analisi del peso residuo e, su richiesta, delle ceneri.

Strumentazione

Mettler Thermogravimetric Analyzer TGA e Mettler DSC 1 Star System

Mettler DSC 30 

DTG-60 simultaneous DTA-TG apparatus e Shimadzu DSC-60 Shimadzu

Muffola Vulcan Modello A-130/3-130

Servizi Erogati dal laboratorio

Tariffario Laboratori

 Laboratorio Analisi Termica