Design basato sulla conoscenza per biopolimeri migliori
I polimeri convenzionali o plastiche sono composti di materiali a base di petrolio e si sta cercando di trovare biopolimeri alternativi per svolgere i loro compiti. Inoltre, i riempitori in nanoceramica inorganici, comunemente usati per impartire proprietà uniche, dimostrano una bassa stabilità durante l’elaborazione e in servizio. Il progetto NANOSTAB-GB (“Novel nano-stabilisation for green bioplastic nanocomposites”), finanziato dall’UE, ha offerto una soluzione per entrambi i problemi. Gli scienziati hanno sviluppato composti innovativi con una stabilità termica e una durata migliorate basate sull’uso dei biopolimeri e sui riempitori in nanoargilla funzionalizzati presenti in natura. Le loro strategie di stabilizzazione intelligente per la modifica della nanoargilla con antiossidanti inducono il rafforzamento delle reti di biopolimero-nanoargilla. In un approccio, i ricercatori di NANOSTAB-GB hanno sviluppato innovativi modificatori biologici di argilla contenenti un antiossidante o uno stabilizzatore leggero (ammina stabilizzata) per inibire la foto-ossidazione dei polimeri. Le argille modificate sono state incorporate nella poliammide dei biopolimeri (PA11) e nell’acido polilattico (PLA) per produrre innovativi nanocompositi in biopolimero-argilla. I nuovi compositi erano più stabili durante l’elaborazione termica e acceleravano l’esposizione ai raggi ultravioletti rispetto agli stessi polimeri contenenti modificatori in argilla disponibili in commercio. In un secondo approccio, gli scienziati hanno sfruttato una classe relativamente nuova di molecole, gli idrossidi doppi lamellari (LDH). Gli strati caricati positivamente vengono separati da un interstrato di anioni legati debolmente che possono essere sostituiti da numerose specie a carica negativa. Il team ha sintetizzato nuove nanoparticelle LDH contenenti un antiossidante o un leggero stabilizzatore. Esse erano incorporate in PA11 e PLA. I nuovi compositi LDH a base di biopolimeri non erano tanto stabili a temperature elevate quanto i compositi con LDH non modificati ma avevano una migliore stabilità foto-ossidativa nei test delle condizioni atmosferiche accelerate. NANOSTAB-GB ha preparato con successo nanocompositi stabili a base di biopolimeri che sfruttano una sorta di pallottola d’argento o un meccanismo di stabilizzazione diretta al sito. Gli innovativi nanofiller in argilla funzionalizzati, oltre al loro ruolo di nanofiller, hanno stabilizzato il nanocomposito. Essendo disponibili a richiesta presso i siti di ossidazione (l’interfaccia tra la matrice in polimeri e il filler), hanno offerto una massima inibizione per una stabilità a lungo termine migliorata. Il progetto ha offerto un percorso importante verso la stabilizzazione dei polimeri, biologici o meno, che utilizzano nanofiller in argilla. I suoi nuovi nanofiller funzionalizzati con stabilizzazione incorporata miglioreranno la durata di molti prodotti. Nel loro insieme, i risultati hanno offerto un importante contributo alla bioeconomia basata sulla conoscenza sostenibile per l’Europa.
Parole chiave
Biopolimeri, nanostabilizzazione, bioplastica, nanocompositi, nanoargilla
