La scoperta, l'impiego nelle materie plastiche e le reazioni nelle ricette polimeriche

di Marco Arezio

Parlando di additivi delle materie plastiche riciclate, oggi raccontiamo, non solo la storia del perossido, noto fluidificante del polipropilene con radici che risalgono a due secoli fa, ma anche di come utilizzarlo nella modifica delle ricette e quali aspetti negativi e positivi può avere, sulle altre caratteristiche fisico-meccaniche della plastica.

Il perossido di idrogeno, comunemente noto come acqua ossigenata, è un elemento chimico composto da due atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno (H2O2). La sua scoperta e il suo sviluppo sono stati un processo graduale nel corso della storia.

Nel 1818, il chimico francese Louis Jacques Thénard è stato il primo a isolare il perossido di idrogeno in forma di cristalli bianchi. Ha preparato il composto facendo reagire l'acido solforico concentrato con il perossido di barite.

Nel 1857, il chimico tedesco Richard Wolffenstein ha sintetizzato il perossido di idrogeno in forma liquida per la prima volta. Successivamente, nel 1894, l'ingegnere chimico francese Charles-Adolphe Wurtz ha sviluppato un metodo per produrre perossido di idrogeno commerciale.

Durante il XX secolo, il perossido è diventato un composto chimico sempre più utilizzato in vari settori. È stato impiegato come disinfettante, agente sbiancante, ossidante, combustibile per razzi e in altre applicazioni.

Durante gli anni '70 del secolo scorso, il perossido  ha attirato l'attenzione come alternativa più ecologica ai composti di cloro nell'industria della carta e della polpa di legno. Le sue proprietà ossidanti e sbiancanti sono state sfruttate per ridurre l'impatto ambientale dello sbiancamento con il cloro.

Negli ultimi decenni, il perossido di idrogeno ha continuato a essere utilizzato in molti settori industriali e commerciali, diventando un ingrediente comune in prodotti per la cura personale, detergenti per la casa, soluzioni disinfettanti e molte altre applicazioni.

Applicazioni nel campo delle materie plastiche

Negli anni '60 e '70 del secolo scorso, sono stati condotti studi sulla modificazione dei polimeri attraverso l'uso di perossidi organici. Il perossido di idrogeno è stato utilizzato come agente di innesco per reazioni di polimerizzazione controllata, che hanno portato allo sviluppo di nuove miscele di polipropilene con proprietà migliorate.

Durante gli anni '80 del secolo scorso, l'uso del perossido di idrogeno nella miscelazione del polipropilene ha avuto un ruolo significativo nell'ottimizzazione delle proprietà delle miscele polimeriche. L'obiettivo principale era migliorare la resistenza agli urti del polipropilene, riducendo al contempo la rigidità e la fragilità.

Nel corso degli anni '90 del secolo scorso, sono stati sviluppati metodi per la miscelazione in-situ del polipropilene con perossido di idrogeno, al fine di migliorare la compatibilità delle miscele polimeriche. Questi studi hanno dimostrato che l'uso di perossido di idrogeno come agente di miscelazione può aumentare l'omogeneità delle miscele e migliorare le proprietà meccaniche.

Nel corso dei primi anni 2000, l'utilizzo del perossido di idrogeno nelle miscele di polipropilene si è concentrato sulla modifica delle proprietà termiche e di resistenza al calore. Sono stati sviluppati processi di cross-linking controllato attraverso l'uso di perossido di idrogeno per migliorare la stabilità termica e la resistenza alle alte temperature delle miscele.

Attualmente, l'uso del perossido di idrogeno nelle miscele di polipropilene è ampiamente studiato per diversi obiettivi, come la modifica delle proprietà meccaniche, termiche e di resistenza agli agenti esterni.

La ricerca continua a valutare le potenzialità dell'utilizzo del perossido di idrogeno per migliorare le proprietà delle miscele polimeriche e per sviluppare nuovi materiali con prestazioni superiori.

Come si svolge il processo di fluidificazione del polipropilene utilizzando il perossido

Il perossido di idrogeno (H2O2) si utilizza nella fluidificazione del polipropilene per migliorarne le proprietà reologiche e facilitare il processo di lavorazione. La fluidificazione del polipropilene consiste nel ridurre la viscosità del materiale plastico per consentirne un migliore flusso durante l'iniezione o l'estrazione da uno stampo.

Il perossido crea una reazione di degradazione controllata del polimero. La reazione del perossido con il polipropilene porta alla rottura delle catene polimeriche, diminuendo così la viscosità del materiale e migliorando la sua lavorabilità.

Come il perossido influisce sulla resistenza meccanica del polipropilene

L'effetto del perossido sulla resistenza meccanica del polipropilene dipende dalle condizioni di trattamento, dalla percentuale di perossido utilizzato nella ricetta, e dal tempo di esposizione.

In generale, l'uso del perossido nella fluidificazione del polipropilene può portare a una diminuzione della resistenza meccanica del materiale. Tuttavia, questo effetto dipende da diversi fattori:

Percentuali d’uso del perossido: l'utilizzo di concentrazioni più elevate dell’additivo può causare una maggiore degradazione del polipropilene, che a sua volta, come abbiamo detto, può ridurre la resistenza meccanica del materiale. È importante bilanciare la percentuale del perossido per ottenere una fluidificazione adeguata senza compromettere eccessivamente la resistenza meccanica.

Tempo di esposizione: il tempo di esposizione al perossido influisce sulla quantità di degradazione che avviene nel polipropilene. Un tempo di trattamento più lungo può comportare una maggiore degradazione e, di conseguenza, una riduzione della resistenza meccanica.

Tipo di polipropilene: diversi tipi di polipropilene possono reagire in modo diverso al trattamento con perossido. La composizione e la struttura molecolare del polipropilene possono influenzare la sua suscettibilità alla degradazione e, quindi, la sua resistenza meccanica.

È importante valutare attentamente le condizioni di impiego del perossido, per ottenere un equilibrio tra fluidificazione ottimale e mantenimento delle proprietà meccaniche desiderate del polipropilene.

La scelta delle percentuali di perossido e dei parametri di trattamento dovrebbe essere basata sulle specifiche esigenze dell'applicazione finale e sulle proprietà richieste del polipropilene.

Vantaggi dell’uso del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato

L'uso del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato può contribuire a migliorare le proprietà del materiale e facilitare il suo utilizzo in diverse applicazioni. Alcuni dei vantaggi e applicazioni dell'utilizzo del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato possono essere:

Miglioramento della compatibilità: l'aggiunta di perossido alle miscele di polipropilene riciclato può migliorare la compatibilità tra i componenti del materiale. Questo può favorire una migliore miscelazione e una maggiore omogeneità, migliorando le proprietà meccaniche e termiche del polimero riciclato.

Rimozione delle impurità: il perossido di idrogeno può aiutare a rimuovere impurità e contaminanti presenti nel polipropilene riciclato. L'azione ossidante del perossido può contribuire alla rimozione di sostanze indesiderate e migliorare la qualità del materiale riciclato.

Modifica delle proprietà: l'uso del perossido può consentire la modifica delle proprietà del polipropilene riciclato per renderlo adatto a specifiche applicazioni. Ad esempio, il trattamento con perossido può aumentare la resistenza all'urto, la resistenza termica o la resistenza chimica del polipropilene riciclato.

Riduzione degli odori: il perossido può contribuire a ridurre gli odori indesiderati associati al polipropilene riciclato. L'azione ossidante del perossido di idrogeno può aiutare a eliminare o ridurre le molecole che causano gli odori, migliorando così la qualità del materiale riciclato.