Attraverso l'innesto di anidride maleica sul polipropilene, Coace si concentra sul miglioramento della morfologia dell'interfaccia e delle qualità di barriera ai gas delle miscele di polipropilene (PP) e polietilene tereftalato (PET). Una maggiore compatibilità tra PP e PET si tradurrà in migliori qualità meccaniche e di barriera grazie al processo di innesto. Verranno discussi i vantaggi dell'innesto dell'anidride maleica sul polipropilene e il modo in cui influisce sulla morfologia dell'interfaccia e sulle qualità di barriera ai gas delle miscele di PP e PET.

1. Conoscere le miscele di PP e PET

Grazie alle loro eccezionali qualità, il polipropilene (PP) e il polietilene tereftalato (PET) sono due dei polimeri più comunemente utilizzati. Tuttavia, a causa delle loro strutture chimiche dissimili, la miscelazione di questi due polimeri può portare a una scarsa adesione interfacciale. La riduzione della resistenza meccanica e delle qualità di barriera ai gas sono il risultato di questo debole contatto. Questi problemi possono essere risolti innestando il polipropilene con l'anidride maleica.

2. Innesto di anidride maleica su polipropilene

Al fine di innesto di anidride maleica su polipropilene, le catene di polipropilene devono reagire. Questo processo migliora la compatibilità della spina dorsale del polipropilene con il PET, aggiungendo gruppi funzionali costituiti da anidride maleica. L'innesto per fusione, l'innesto in soluzione e l'estrusione reattiva sono alcune delle tecniche che possono essere utilizzate per completare il processo di innesto. Un terzo componente, noto come compatibilizzante, viene spesso impiegato per miscelare polimeri incompatibili migliorando le qualità dell'interfaccia della miscela. Per migliorare la forza di legame interfacciale tra polipropilene (PP) e polietilene tereftalato (PET), questo studio utilizza il polipropilene innestato con anidride maleica (PP-g-MAH) come compatibilizzante per creare film ad alte prestazioni con qualità di barriera al vapore acqueo.  

La Figura 1 mostra l'immagine SEM della miscela 60% PET e 40% PP (1) e della miscela 60% PET, 37,5% PP e 2,5% PP-g-MAH (2).

  La miscela senza aggiunta di PP-g-MAH presenta evidenti difetti, come illustra la figura. L'adesione superficiale è diminuita; inoltre, con l'aggiunta di PP-g-MAH il copolimero è distribuito in modo più uniforme e presenta meno difetti, il che contribuisce a limitare l'ingresso di molecole di gas.  

Figura 2 Permeabilità al vapore acqueo di varie miscele, PP puro e PET puro

La permeabilità al vapore acqueo delle miscele è illustrata nella Figura 2. La figura mostra che tra tutte le miscele, la permeabilità al vapore acqueo delle miscele con PP-g-MAH è superiore a quella del PP puro e delle miscele senza compatibilizzante, mentre la permeabilità al vapore acqueo delle miscele con il compatibilizzante La miscela con 2,5% PP-g-MAH ha la più bassa permeabilità al vapore acqueo, indicando che l'aggiunta di PP-g-MAH migliora le caratteristiche interfacciali della miscela e aumenta la sua barriera al vapore acqueo.

3. Effetto sulla morfologia dell'interfaccia

La morfologia dell'interfaccia delle miscele di PP e PET è migliorata dall'innesto di anidride maleica sul polipropilene. I legami covalenti che i gruppi funzionali dell'anidride maleica creano con il PET contribuiscono ad aumentare l'adesione interfacciale. Ciò riduce la separazione di fase e migliora le caratteristiche meccaniche della miscela, causando una dispersione più uniforme del PET all'interno della matrice di PP.

4. Miglioramento delle proprietà di barriera ai gas

Anche le qualità di barriera ai gas delle miscele di PP e PET sono migliorate dall'innesto di anidride maleica sul polipropilene. La permeabilità ai gas della miscela diminuisce grazie alla migliore adesione interfacciale. I gruppi funzionali dell'anidride maleica funzionano come barriere che impediscono la diffusione dei gas attraverso il contatto. Per le applicazioni che richiedono elevate qualità di barriera ai gas, come i materiali da imballaggio, questo miglioramento è particolarmente utile.

5. Ottimizzazione delle condizioni di innesto

Le condizioni di innesto devono essere migliorate per ottenere i miglioramenti richiesti nella morfologia dell'interfaccia e nelle caratteristiche di barriera ai gas. L'efficienza della procedura di innesto può essere influenzata da variabili quali la temperatura di innesto, il tempo di reazione, la concentrazione di anidride maleica e il tipo di iniziatore. Le qualità desiderabili delle miscele di PP e PET e la massima efficienza di innesto sono garantite da un'adeguata ottimizzazione. Per migliorare la morfologia dell'interfaccia e le qualità di barriera ai gas delle miscele di PP e PET, l'anidride maleica può essere innestata sul polipropilene. I gruppi funzionali dell'anidride maleica vengono aggiunti per migliorare la compatibilità di PP e PET, con conseguente aumento della resistenza meccanica e riduzione della permeabilità ai gas. Per ottenere i vantaggi necessari, è necessario migliorare le condizioni di innesto. Questo metodo è molto promettente per una varietà di usi, come ad esempio i materiali da imballaggio in cui è fondamentale migliorare la morfologia dell'interfaccia e le qualità di barriera ai gas.