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Sistemi base acqua: dai polimeri tradizionali alle strategie di ibridazione high-tech
I sistemi a base d’acqua sono sicuri e rispettosi dell’ambiente. La loro natura a base d’acqua, non tossica, non infiammabile riduce le emissioni nocive e aumenta la sicurezza dei lavoratori.
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La responsabilità per la sicurezza umana e ambientale ha portato allo sviluppo di polimeri a base acquosa, come eccellente sostituto delle tradizionali vernici a solvente. I polimeri a base acquosa presentano una vasta gamma di vantaggi, tra cui flessibilità, resistenza alle basse temperature, tenacità, resistenza ai raggi UV ed una eccezionale resistenza all’abrasione. Ma la qualità della vernice è fortemente influenzata dalle sue proprietà di barriera all’acqua. La penetrazione di acqua nella vernice porta, infatti, alla crescita di funghi e alla perdita di adesione tra la vernice e il substrato sottostante. Inoltre, l’acqua è il principale vettore per la penetrazione degli ioni aggressivi provenienti dalla pioggia e dai gas idrosolubili come CO2 e SO2 che causano entrambi un effetto negativo sulla protezione del substrato. Pertanto, il controllo delle proprietà di impermeabilità al’acqua nella vernice è fondamentale per ottenere le sue caratteristiche di protezione.
I polimeri naturali o sintetici idrosolubili sono sostanze che si dissolvono in acqua e modificano le proprietà fisiche delle soluzioni acquose generando sistemi gel, viscosi (tixotropici) o azione stabilizzante in sistemi in emulsione.
Le emulsioni sono una classe di sistemi dispersi costituiti da due liquidi immiscibili, in cui vi è un equilibrio tra molecole che sono lipofile “che amano i grassi” in una fase e idrofile “che amano l’acqua” nell’altra.
Le emulsioni sono ampiamente utilizzate in molte applicazioni industriali, le quali meritano di essere menzionate: alimenti (quali emulsioni sono di gran lunga le più utilizzate in sistemi come maionese, creme per insalata, bevande, ecc.); prodotti cosmetici e per la cura personale, come creme per le mani, lozioni, creme solari, spray per capelli, ecc.); prodotti farmaceutici; prodotti agrochimici (per la formulazione di molti erbicidi, insetticidi, regolatori della crescita delle piante, ecc.); oli e lubrificanti per laminazione, ecc.
Una dispersione acquosa viene generalmente ottenuta mediante “polimerizzazione in emulsione”. Una polimerizzazione in emulsione ab initio comporta l’emulsificazione di uno o più monomeri in una fase liquida continua e la stabilizzazione delle goccioline da parte di un tensioattivo. Il prodotto finale è un lattice dipendente da una dispersione colloidale di particelle polimeriche in acqua.
La polimerizzazione in emulsione comporta la formazione di particelle di polimero (lattice) nell’intervallo di dimensioni colloidale, vale a dire da alcuni nm a pochi μm: un campione di 200 grammi di un’emulsione generalmente contiene un numero di sfere maggiore di quello delle stelle nella Via Lattea.
Sebbene i lattici polimerici siano l’obiettivo principale dei sistemi a base acquosa, si dovrebbe riconoscere che polimeri dispersibili in acqua, polimerizzazioni in sospensione, mini e microemulsione possono essere utilizzate anche in sistemi di rivestimento a base acquosa.
Borma Wachs ha adottato vari metodi per migliorare la resistenza all’acqua e la proprietà idrofobica dei polimeri a base acquosa tramite co-polimerizzazione con monomeri speciali. Segmenti con spiccato comportamento idrofobo, vengono introdotti nel polimero come corte catene laterale.
Questi co-polimeri modifcati a base d’acqua combinano bassa tensione superficiale, elevata idrofobicità e alta resistenza agli agenti atmosferici, oltre a mantenere le proprietà fisiche e meccaniche dei tradizionali polimeri a base d’acqua.
Il copolimerI e polimeri iper-ramificati vengono utilizzati nella formazione di micelle di olio in acqua, in cui il blocco idrofilo funge da nucleo, mentre il blocco idrofobo forma il guscio esterno. Nel nucleo micellare vengono emulsionati oli vegetali reattivi, liquidi, rinnovabili e soprattutto biodegradabili.
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno trovato microplastiche nell’ambiente. E c’è una crescente preoccupazione per i potenziali rischi per la salute che comportano.
Alcuni studi suggeriscono che ci siano più microplastiche sulla terra di quante ce ne siano negli oceani, ma la ricerca sull’acqua dolce terrestre è ancora all’inizio.
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