I polimeri semi-cristallini rivestono al giorno d'oggi una grande importanza in campo industriale grazie alle caratteristiche di leggerezza, resistenza, basso costo e versatilità. Quest'ultima in particolare deriva dalla possibilità di modificare drasticamente le proprietà meccaniche del materiale polimerico variando la cristallinità mediante trattamenti termici. Per questo motivo la ricerca scientifica sulla cristallizzazione dei materiali riveste tuttora una fondamentale importanza a livello di produzione, lavorazione e applicazione dei polimeri semi-cristallini. La ricerca proposta si inserisce in questa categoria, e consiste nell'indagine delle trasformazioni del poli(etilen tereftalato), PET, poliestere di largo impiego, durante le fasi di nucleazione e cristallizzazione del materiale. I campioni di PET sotto forma di film saranno sottoposti a trattamenti termici di pre-cristallizzazione atti a innescarne la nucleazione, e verranno analizzati mediante varie tecniche, che comprenderanno calorimetria, spettroscopia infrarossa, diffrazione di raggi X e microscopia elettronica. Gli esperimenti saranno effettuati andando a variare le condizioni e la drasticità del trattamento termico di pre-cristallizzazione. I risultati ottenuti mediante varie tecniche saranno comparati al fine di evidenziare le modifiche del PET a livello molecolare, strutturale e morfologico indotte dai trattamenti termici. I risultati saranno infine interpretati in collaborazione con un ente di ricerca internazionale, allo scopo di scoprire i meccanismi molecolari coinvolti nella nucleazione e nelle prime fasi di cristallizzazione del PET.
L'attività di ricerca punta ad un approccio sistematico ed inclusivo di varie tecniche d'analisi per indagare e comprendere in dettaglio le trasformazioni del PET durante le prime fasi di nucleazione e cristallizzazione. Nonostante l'argomento dell'indagine scientifica sia già noto in letteratura, la ricerca risulta innovativa in quanto sfrutterà una combinazione di tecniche molecolari, strutturali e morfologiche per lo studio dei fenomeni di pre-cristallizzazione. Inoltre, non sono riportati in letteratura studi effettuati mediante spettroscopia infrarossa che permettano di fornire un quadro dei meccanismi molecolari coinvolti durante le prime fasi di nucleazione del PET. L'impatto che la ricerca potrà avere sulla comunità scientifica interesserà sia la ricerca di base che quella applicata. Le evidenze sperimentali che verranno raccolte nel corso del lavoro di ricerca saranno di fondamentale importanza nel delineare le transizioni conformazionali del poli(etilen tereftalato) durante le prime fasi di cristallizzazione. Mediante questo approccio sarà possibile stabilire i meccanismi molecolari alla base della nucleazione e della cristallizzazione del PET, riuscendo a fare chiarezza sul dibattito nello stato dell'arte che vede contrapposte la teoria della nucleazione intramolecolare di Strobl [1] e la teoria della decomposizione spinodale di Imai [2] che interpretano le prime fasi della cristallizzazione dei materiali polimerici. In ultima analisi, qualora i trattamenti termici comportassero consistenti modifiche alle proprietà meccaniche, la ricerca potrà essere potenzialmente importante in campo applicativo per la produzione di materiali a base di PET ad alta resistenza.
1. Reiter, G., & Strobl, G. R. (Eds.). (2007). Progress in understanding of polymer crystallization (Vol. 714). Springer.
2. Kaji, K., Nishida, K., Kanaya, T., Matsuba, G., Konishi, T., & Imai, M. (2005). Spinodal crystallization of polymers: Crystallization from the unstable melt. In Interphases and Mesophases in Polymer Crystallization III (pp. 187-240). Springer, Berlin, Heidelberg.