Denominazione Centro
 CNR, PMC-Lab: Istituto di Chimica dei Composti Organometallici (ICCOM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Sede Secondaria di Pisa, Laboratorio di Chimica dei Materiali Polimerici.
Indirizzo
 Area della Ricerca del CNR, via G. Moruzzi 1, 56124, Pisa.
Responsabile e persone di contatto
Nome Ruolo Telefono E-Mail
 Claudia Forte Responsabile Sede Secondaria  050 3152462 claudia.forte@cnr.it
 Francesca Cicogna Referente PMC-Lab 050 3153393 pmc-lab@pi.iccom.cnr.it
Keywords
Materiali polimerici multifasici micro- e nano-strutturati; sintesi di polimeri funzionali attraverso processi di grafting in bulk e in superficie; preparazione di miscele polimeriche; modifica di cariche inorganiche micro- e nano-strutturate; caratterizzazione di materiali polimerici.
Il centro ha aderito al “progetto laboratori” ed è stato inserito nel repertorio regionale di cui al Decreto n.4819 del 27-10-2014?
 NO
Descrizione del centro
Il laboratorio di Chimica dei Materiali Polimerici (PMC-Lab) è uno dei cinque laboratori della sede secondaria di Pisa dell’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici. Il PMC-Lab, in cui operano 3 ricercatori e un tecnico, ha competenze specifiche nella preparazione e caratterizzazione di materiali polimerici funzionali ottenuti mediante reazioni di modifica post-polimerizzazione e nella preparazione e caratterizzazione di materiali nanocompositi a matrice polimerica con caratteristiche multifunzionali preparati mediante dispersione di sistemi nanostrutturati opportunamente modificati.In particolare, il laboratorio si occupa dello sviluppo di tecniche di modifica di polimeri mirate all’ottenimento di materiali con proprietà funzionali (ottiche, fotoresponsive, antiossidanti, etc.) mantenendo le caratteristiche strutturali tipiche del polimero di partenza. La funzionalizzazione controllata di polimeri biodegradabili e/o da fonti rinnovabili e di polimeri derivati del petrolio permette la progettazione di materiali funzionali con specifiche proprietà finali che vengono trasferite alla matrice polimerica mediante l’inserimento covalente di gruppi funzionali a basso peso molecolare. Questi materiali trovano applicazione in svariati settori di interesse industriale quali il packaging attivo e intelligente, il settore edilizio, la sensoristica e l’automotive. Il PMC-Lab si occupa inoltre di sviluppare metodi di caratterizzazione qualitativa e quantitativa dei gruppi funzionali innestati.

La preparazione di nanocompositi è un altro strumento efficace per modificare e ottimizzare le proprietà dei polimeri. Anche in questo caso, il controllo della morfologia finale attraverso la messa a punto delle condizioni di miscelazione e l’uso di idonei compatibilizzanti permette la preparazione di nanocompositi aventi migliorate proprietà meccaniche, termiche e barriera dovute verosimilmente all’aggiunta della nanocarica e nuove proprietà funzionali derivanti dall’uso di cariche modificate ad-hoc (inserimento di coloranti, antiossidanti, molecole stimuli-responsive).

Il gruppo di chimica dei materiali polimerici possiede, inoltre, competenze nella compatibilizzazione di miscele polimeriche attraverso la formazione di specifiche interazioni/reazioni all’interfaccia che hanno trovato applicazione nella compatibilizzazione di miscele polimeriche di riciclo ottenendo prodotti a maggiore valore aggiunto.
Ambiti di applicazione e Servizi
COMPETENZE:

  • Materiali polimerici nanostrutturati: preparazione dei materiali e caratterizzazione delle loro proprietà strutturali, termiche, meccaniche e funzionali con particolare riferimento alla messa a punto dei processi di dispersione mediante metodologie nel fuso. Studio e modulazione delle interazioni all’interfaccia polimero/superficie della nanocarica. Preparazione di agenti di coupling polimerici (vedi punto successivo) attraverso reazioni che permettono di modulare la struttura e le caratteristiche chimiche, termiche e reologiche. Studio degli effetti della morfologia sulle proprietà ultime quali termiche, meccaniche (strutturali) e funzionali dei nano compositi. Progettazione e preparazione di nanocariche funzionali mediante processi di scambio ionico o “ancoraggio” di molecole funzionali quali ad esempio antiossidanti, antimicrobici o cromofori in grado di impartire alla carica e successivamente al composito particolari proprietà funzionali.
  • Materiali polimerici con proprietà funzionali: preparazione, attraverso processi di modifica e reactive blending e loro caratterizzazione. In particolare: messa a punto di processi di grafting radicalico (in bulk e su superfici) su polimeri utilizzando reagenti/coagenti in grado di controllare il processo e la struttura finale del polimero; caratterizzazione strutturale dei polimeri funzionalizzati; impiego dei polimeri funzionalizzati come agenti di coupling nella preparazione di materiali nanostrutturati; grafting radicalico su polimeri di derivati funzionalizzati con cromofori fluorescenti/fotoattivabili e caratterizzazione dei polimeri funzionali; studio dei processi di grafting radicalico di monomeri funzionali da risorse rinnovabili (anidride itaconica) su bio-plastiche e caratterizzazione dei materiali ottenuti; studio della modifica di bioplastiche mediante grafting di molecole funzionali antiossidanti.
  • Compositi polimerici: preparazione, attraverso processi di modifica radicalica e reactor blending. Messa a punto dei processi di reactive (o reactor) blending di materiali polimerici a polarità diversa o di polimeri e cariche micro strutturate. Studio della compatibilità e della dispersione delle fasi con particolare riferimento agli effetti delle reazioni/interazioni interfacciali.
  • Materiali polimerici ibridi da polimeri di riciclo. Studio della composizione e della dispersione delle fasi di materiali polimerici ibridi organico-inorganico derivanti da processi di separazione o riciclo con particolare riferimento al polverino di pneumatico. Studio delle caratteristiche di superficie delle particelle. Reazioni di modifica della struttura e delle proprietà di superficie attraverso processi di funzionalizzazione mediante grafting di molecole e catene polimeriche. Preparazione di miscele polimeriche compatibilizzate derivanti da materiali a fine vita.

SERVIZI

Il PMC-Lab può offrire i seguenti servizi di ricerca ed analisi su materiali polimerici:

  • messa a punto e applicazione di metodologie preparative;
  • analisi termiche (DSC, OIT, OOT, TGA, DMTA);
  • SEC a bassa temperatura;
  • indagini spettroscopiche mediante FT-IR, ATR, UV-VIS e fluorescenza;
  • analisi dinamico-meccaniche (stress-strain).

Collaborazioni e contratti con imprese ed altri centri: 

  • ECOPOL S.p.A. (Capannori, Lucca), TEA sistemi S.p.A (Pisa), Geothermal Energy Consulting S.R.L (Larderello, Pisa), Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM) (Firenze), collaborazione nell’ambito del progetto POR FESR 2014-2020;
  • Società Spin-PET s.r.l. (Pisa);
  • Società Prolabin & Tefarm s.r.l. (Perugia);
  • Università di Pisa: Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale e Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Università di Firenze: Dipartimento di Chimica, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Università di Palermo: Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, Aerospaziale, dei Materiali, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Università di Napoli Federico II: Dipartimento di Ingegneria chimica, dei Materiali e della Produzione industriale, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Politecnico di Milano: Dipartimento di Chimica, Materiali ed Ingegneria Chimica, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Università di Salerno: Dipartimento di Ingegneria industriale, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Università di Groeningen: Department of Chemical Engineering, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Institut Charles GERHARDT, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Istituti CNR con particolare riferimento a IPCF SS Pisa, ISMAC SS Genova, ITIA Milano, collaborazione nell’ambito di progetti;
  • Aitiip Technology Centre Saragoza Spagna; Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM) Firenze; Laboratori Archa srl Pisa; TECOS, Slovenian Tool and Die Development Center Slovenia; Plasma – Center for Plasma Technologies Macedonia; Avanzare Innovacion Tenologica Spagna, Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) Germania, COSMETIC Grecia; VITO (the Flemish Institute for Technological Research) Belgio; Condensia Química, S.A. Spagna; Georgia Tech Research Institute (GTI) Irlanda; INNOVIA UK; NUTRECO Spagna, collaborazione nell’ambito del progetto europeo (FP7) DIBBIOPACK.

Contratti attivati con centri ed imprese:

BASF Construction Chemicals S.p.A (Protocollo 0002261 del 3/12/2012) Modifica superficiale di fibre di polipropilene mediante innesto di gruppi polari attivato da radiazione UV per applicazione in cementi fibrorinforzati (Dicembre 2012-Dicembre 2013) e Grafting of polar functionalities onto Polypropylene based macromolecules suitable as fibers for concrete (High performance Concrete, HPC) (Aprile 2011-Aprile 2012).
Infrastrutture e principali attrezzature
Strumentazione per caratterizzazione di materiali polimerici:

  • Analizzatore termogravimetrico TG/DTA 7200 Seiko EXSTAR.
  • Calorimetro differenziale a scansione DSC-4000 Perkin Elmer con sistema di raffreddamento Intracooler 3
  • Spettrofotometro Infrarosso Spectrum Two Perkin Elmer con accessorio ATR
  • Analizzatore Dinamico Meccanico Perkin Elmer DMA7e
  • Cromatografo ad esclusione sterica (SEC) Agilent Technologies serie 12600 Series Infinity. Lo strumento è equipaggiato con un degassatore Agilent, una pompa HPLC isocratica e un detector a indice di rifrazione (RI) Agilent.
  • UVA-CUBE chamber Honle, con lampade H-lamp 400F/2 e F-lamp 400F/2
  • Instron modello 5966 E2
  • Carver hot-press

Piccola strumentazione di laboratorio (reattori, pompe, stufe, sistema di dispersione in soluzione ad ultrasuoni modello Sonotrode UP200 st ect).
Modalità di accesso
E’ possibile avere accesso alle strutture tramite convenzione e/o contratti di ricerca.Il laboratorio può essere contattato al seguente indirizzo e-mail: pmc-lab@pi.iccom.cnr.it;

Altre informazioni sono disponibili sul sito: http://www.pi.iccom.cnr.it/PMC-Lab
Brevetti
10 brevetti tra nazionali e internazionali con aziende e università
Collaborazioni e partecipazioni in ambito nazionale ed EU a reti ed organizzazioni strutturate (quali cluster, nazionali ed europei, PPP, reti di ricerca, reti COST, etc.)
Progetti Nazionali:

  • Progetto Sustainable Manufacturing, CTN01_00163_1481175 OR3_Demanufacturing, Cluster Nazionale Fabbrica Intelligente;
  • Progetto POR FESR 2014-2020, Bando 2, Regione Toscana: Nanotecnologie per la valorizzazione sostenibile del potenziale energetico nazionale (risorse geotermiche e idrocarburi)

Progetti europei:

Progetto europeo (FP7) DEVELOPMENT OF INJECTION AND BLOW EXTRUSION MOLDED BIODEGRADABLE AND MULTIFUNCTIONAL PACKAGES BY NANOTECHNOLOGY: IMPROVEMENT OF STRUCTURAL AND BARRIER PROPERTIES, SMART FEATURES AND SUSTAINABILITY (DIBBIOPACK -Grant agreement no: 280676).