Un composto polimerico di estrema importanza per gli usi più disparati a cui è destinato, ma con un complicato rapporto con il riciclo

di Marco Arezio

Una resina epossidica è un tipo di polimero termoindurente che, una volta miscelato con un indurente, subisce una reazione chimica chiamata "reticolazione". Questo processo trasforma la resina da uno stato liquido o viscoso a uno stato solido e rigido.

Le principali caratteristiche e aspetti delle resine epossidiche:

Struttura Molecolare

Le resine epossidiche contengono gruppi epossidici (un atomo di ossigeno legato a due atomi di carbonio adiacenti in una catena) che sono reattivi e permettono la reticolazione con vari indurenti.

Indurenti

Perché una resina epossidica si indurisca, deve essere miscelata con un indurente (o agente di reticolazione). Questo indurente reagisce con i gruppi epossidici della resina, formando una struttura tridimensionale solida.

Proprietà

Una volta reticolate, le resine epossidiche hanno eccellenti proprietà meccaniche, resistenza chimica e adesione. Sono anche elettricamente isolanti.

Applicazioni

A causa delle loro ottime proprietà, le resine epossidiche sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, come adesivi, rivestimenti, compositi rinforzati con fibre, circuiti stampati e molto altro.

Manipolazione

Le resine epossidiche possono essere modificate per avere proprietà specifiche. Ad esempio, possono essere formulate per avere tempi di indurimento rapidi o lenti, o per resistere a temperature estreme.

Estetica

Esistono resine epossidiche trasparenti che sono utilizzate in applicazioni artistiche e decorative, come rivestimenti per tavoli o creazioni di gioielli.

È importante notare che, una volta che una resina epossidica è completamente reticolata, diventa termoindurente. Ciò significa che, a differenza dei polimeri termoplastici, non può essere rifusa o modellata con l'applicazione di calore.

Le resine epossidiche riciclate

La ricerca sulle resine epossidiche riciclabili è al centro di grandi interessi negli ultimi anni.

Questi tipi di polimeri, come abbiamo detto, sono termoindurenti, il che significa che una volta reticolate o indurite, non possono essere facilmente riciclate o riprocessate.

Tuttavia, ci sono studi volti a sviluppare resine epossidiche "riciclabili" o "riproducibili" che possono quindi essere depolimerizzate o riportate a uno stato liquido dopo il processo di reticolazione.

Alcune di queste resine epossidiche riciclabili sono state progettate per depolimerizzarsi attraverso specifici stimoli, come il calore o l'esposizione a certi prodotti chimici. L'idea dietro questi materiali è che, una volta depolimerizzati, possano essere riciclati.

Ricerche sulle resine episodiche riciclate

Le resine epossidiche sono ampiamente utilizzate in una varietà di applicazioni industriali in virtù delle loro ottime proprietà meccaniche di adesione e di resistenza chimica. Tuttavia, una delle principali sfide associate a queste resine è la difficoltà nel loro riciclo a causa della loro natura termoindurente.

Diverse soluzioni di riciclo sono state proposte per risolvere il problema:

Depolimerizzazione chimica

Questo processo coinvolge l'uso di agenti chimici per rompere i legami crociati nella rete epossidica. Una volta depolimerizzate, le resine possono essere potenzialmente riprocessate.

Reticolazione dinamica

Alcune resine epossidiche sono state modificate per avere legami crociati dinamici che possono scambiarsi sotto determinate condizioni. Ciò significa che possono essere reticolate (indurite) e poi "de-reticolate" quando esposte a determinati stimoli come calore o luce.

Riciclo meccanico

Invece di cercare di depolimerizzare la resina, questo approccio si concentra sul triturare o frantumare il materiale epossidico indurito in particelle, che possono poi essere riutilizzate come riempitivi o rinforzi in nuovi compositi.

Recupero di riempitivi e rinforzi

In molti compositi epossidici, la matrice epossidica è solo una componente. Altri componenti, come fibre di carbonio o vetro, possono essere recuperati dal composto e riutilizzati.

La ricerca in questo campo è in continua evoluzione. Mentre alcune di queste tecniche sono ancora in fase di sviluppo e potrebbero non essere commercialmente pronte o economicamente fattibili su larga scala, rappresentano comunque importanti passi avanti verso una maggiore sostenibilità nel campo dei materiali epossidici.

Storia delle resine epossidiche

Le resine epossidiche sono polimeri che sono diventati fondamentali in molte industrie per le loro eccezionali proprietà meccaniche, di adesione e di resistenza chimica. Ecco una breve storia delle resine epossidiche:

Primi anni (1930-1940)

Le resine epossidiche furono sviluppate per la prima volta negli anni '30. Il chimico svizzero Paul Schlack è spesso accreditato per aver realizzato la prima resina epossidica mentre lavorava per la società tedesca IG Farben.

Poco dopo, negli Stati Uniti, la Devoe & Raynolds Company iniziò a sviluppare resine epossidiche basate su bisfenolo A e epossicloridrina.

Seconda guerra mondiale

Durante la seconda guerra mondiale, c'era un crescente bisogno di materiali ad alte prestazioni, e le resine epossidiche iniziarono a essere utilizzate in applicazioni militari.

Anni '50 e '60

Dopo la guerra, la produzione e l'utilizzo delle resine epossidiche si espansero notevolmente. Furono sviluppati nuovi tipi di resine e indurenti, portando a una vasta gamma di proprietà e applicazioni.

Durante questo periodo, le resine epossidiche divennero popolari come adesivi strutturali e come matrici per compositi rinforzati con fibra.

Anni '70

La crescente consapevolezza ambientale portò alla ricerca di sistemi epossidici senza solventi e a basso contenuto di composti organici volatili (COV). Durante questo periodo, le resine epossidiche divennero anche fondamentali nella produzione di circuiti stampati.

Anni '80 e '90

L'industria aerospaziale ha iniziato a utilizzare in modo significativo le resine epossidiche per compositi leggeri e ad alte prestazioni. La ricerca si concentrò anche sul miglioramento delle proprietà termiche e sulla riduzione delle tensioni interne durante la reticolazione.

2000 – Oggi

Con la crescente necessità di materiali sostenibili, c'è stato un interesse nella ricerca di resine epossidiche riciclabili o biodegradabili. La tendenza alla miniaturizzazione in elettronica ha anche portato a resine epossidiche con proprietà specifiche per applicazioni come l'incapsulamento di semiconduttori.

Oggi, le resine epossidiche sono onnipresenti in molte industrie, da quelle edilizie e navali, all'elettronica, all'aerospaziale, e oltre. Le continue innovazioni e la ricerca in questo campo continuano a espandere le potenzialità e le applicazioni di questi versatili materiali.

Dove vengono impiegate le tesine epossidiche

Le resine epossidiche sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni. Ecco alcune delle principali applicazioni delle resine epossidiche:

Adesivi

Questi polimeri sono notevolmente adesivi e sono utilizzati come collanti strutturali per molte applicazioni industriali. Possono aderire a una vasta gamma di materiali, compresi metalli, plastica, legno e ceramica.

Rivestimenti

Le resine epossidiche sono utilizzate per rivestire pavimenti industriali e commerciali, offrendo resistenza all'abrasione, resistenza chimica e una facile pulizia.

Compositi

Questi polimeri sono spesso utilizzati come matrice in compositi rinforzati con fibre, come quelli con fibre di carbonio o fibra di vetro. Queste applicazioni sono comuni in settori come l'aerospaziale, l'automotive e lo sport.

Circuiti stampati

Le resine epossidiche sono un componente fondamentale nella produzione di circuiti stampati utilizzati in elettronica.

Protezione

Le resine epossidiche sono utilizzate per proteggere componenti elettronici sensibili, isolandoli dall'ambiente esterno.

Strutture marine

Grazie alla loro resistenza chimica, le resine epossidiche sono utilizzate per la riparazione e la protezione di strutture marine, come scafi di barche.

Riparazioni

A causa della loro forte adesione e delle loro proprietà strutturali, le resine epossidiche sono spesso utilizzate per la riparazione di una varietà di oggetti, compresi quelli fatti di metallo, ceramica e legno.

Attività dentistiche

Alcuni tipi di resine epossidiche sono utilizzati in odontoiatria per riempimenti e adesivi.

Arte e artigianato

Le resine epossidiche trasparenti sono diventate popolari nell'arte e nell'artigianato, utilizzate per creare gioielli, mobili, opere d'arte e altri oggetti artistici.

Strutture in calcestruzzo

Le resine epossidiche sono utilizzate per la riparazione, il rafforzamento e la protezione delle strutture in calcestruzzo.