IBRIDIZZAZIONE SUPERFICIALE MEDIANTE BASALTO DI BIOCOMPOSITI AD ELEVATE PERFORMANCE RINFORZATI CON FIBRE DI AGAVE

Abstract

Una delle principali limitazioni nell’uso pratico dei biocompositi polimerici rinforzati con fibre naturali (lino, canapa, agave, ecc.), specie in applicazioni di tipo “outdoor”, è costituita dalla bassa resistenza all’invecchiamento prodotto dagli agenti ambientali (UV, umidita, acqua ecc.), caratteristica questa in genere strettamente derivante dalla elevata idrofilia delle fibre naturali e dalla limitata protezione offerta in tal senso dalle matrici polimeriche, specie se di tipo termoindurente. Con riferimento ai biocompositi ad elevate performance rinforzati con fibre di agave, materiali già messi a punto in letteratura e pure ampiamente caratterizzati nelle loro interessanti proprietà meccaniche (resistenza a trazione, compressione e taglio, resistenza alla frattura ecc.) esibite in condizioni statiche, di fatica e di urto a bassa velocità, gli effetti dell’invecchiamento da agenti ambientali sulle principali proprietà meccaniche sono già stati studiati dagli stessi autori in precedenti lavori. Questi hanno permesso di evidenziare come in casi severi l’invecchiamento può dar luogo a riduzioni della resistenza a trazione sino al 35-40% con concomitante riduzione della resistenza alla delaminazione sino al 70%. Al fine di ovviare a tali importanti effetti il presente lavoro propone il miglioramento della resistenza all’invecchiamento di tali interessanti biocompositi mediante apposita ibridizzazione delle lamine superficiali ottenuta attraverso l’uso di fibre di basalto. Tenuto conto che le fibre di basalto sono considerate materiale anche esso caratterizzato da basso impatto ambientale, e i relativi compositi sono annoverati sovente tra i materiali green, ne consegue che, contrariamente a quanto avviene con altri provvedimenti di protezione superficiale dei compositi mediante deposizione di materiali sintetici (gelcoat, vernici ecc.), l’approccio proposto ha il vantaggio di migliorare la resistenza all’invecchiamento del biocomposito senza aumentare apprezzabilmente il suo impatto ambientale. Per valutare l’effettivo miglioramento della resistenza all’invecchiamento conseguito con la ibridizzazione superficiale proposta, specie con riferimento alle principali proprietà meccaniche richieste in applicazioni strutturali (resistenza a trazione, alla delaminazione ecc.), proprietà che notoriamente possono diminuire a causa del mismatch delle proprietà elastiche e meccaniche delle diverse fibre presenti in un composito ibrido, nel presente lavoro è stata eseguita una campagna sistematica di prove meccaniche sul laminato biocomposito ibrido invecchiato in accordo con la norma ASTM G 154. L’elaborazione dei risultati ottenuti, anche mediante confronto con i risultati di biocompositi non ibridizzati, ha consentito di evidenziare gli apprezzabili effetti della ibridizzazione proposta, nonché di implementare accurati modelli di micromeccanica utilizzabili in fase di progettazione per la previsione del degrado prodotto dagli effettivi agenti ambientali.