Ricerca | Scienza e Tecnologia dei Polimeri

Questa area di ricerca si caratterizza come un punto di forza a livello nazionale e internazionale, grazie alla antica tradizione e alla notevole partecipazione di ricercatori (una ventina di ruolo e almeno 30 non strutturati) con competenze che vanno dalla sintesi di catalizzatori, alla sintesi di polimeri e copolimeri a struttura mirata, alla modellazione di catalizzatori e materiali, alla caratterizzazione e all'applicazione di materiali termoplastici ed elastomerici.

Sintesi e sviluppo di catalizzatori per la polimerizzazione e la copolimerizzazione di olefine, stirene e dieni, e per la produzione di polimeri biodegradabili

Proff. Alfonso Grassi, Claudio Pellecchia; dott.ri Carmine Capacchione, Marina Lamberti, Mina Mazzeo, Stefano Milione

Il gruppo ha una competenza riconosciuta a livello internazionale nella sintesi e sviluppo di catalizzatori per la polimerizzazione stereospecifica di olefine, dieni e stirene. Negli ultimi anni, visto il crescente interesse dell'industria verso l'uso di materie prime da fonti rinnovabili e l'uso di materie plastiche biodegradabili/biocompatibili, tali competenze si sono estese a sistemi catalitici per la sintesi di poliesteri alifatici ottenuti per polimerizzazione per apertura di anello e copolimerizzazione di anidride carbonica con epossidi. Alcune linee di indagine in corso riguardano:

• Sintesi di nuovi complessi di alluminio, e di metalli del secondo, terzo e quarto gruppo con leganti polidentati a base di azoto, e/o ossigeno e/o zolfo quali atomi donatori.
• Studio dell'attività catalitica di tali complessi per la polimerizzazione di alfa-olefine, dieni coniugati e stirene, con particolare attenzione agli aspetti di stereoselettività.
• Studio del comportamento dei nuovi complessi sintetizzati nella polimerizzazione per apertura di anello di esteri ciclici alifatici (quali lattide, caprolattone, butirrolattone, valerolattone).
• Produzione di copolimeri random e a blocchi di lattide e caprolattone ad opera dei suddetti complessi.
Sintesi di nuovi catalizzatori a base di ferro per la reazione di accoppiamento della CO2 con gli epossidi per l'ottenimento di policarbonati alifatici o carbonati ciclici.

Sintesi di polimeri e copolimeri a struttura mirata

Proff. Pasquale Longo, Leone Oliva; dott.ri Lucia Caporaso, Chiara Costabile, Fabia Grisi, Lorella Izzo, Stefania Pragliola

Le competenze relative alla sintesi di catalizzatori hanno consentito di sviluppare linee di ricerca sulla produzione di polimeri e copolimeri con un elevato controllo della struttura chimica e stereochimica, dei pesi molecolari e delle proprietà chimico-fisiche. Alcune linee di indagine in corso riguardano:

• Sintesi di nuovi copolimeri ad innesto e a blocchi per l'ottenimento di materiali nanostrutturati.
• Sintesi di macromolecole a stella e di dendrimeri come vettori di farmaci.
• Studio dei meccanismi di reazione di 1-alcheni e dieni in catalisi di polimerizzazione mediante un approccio sia sperimentale che computazionale.
• Studio teorico e sperimentale dei meccanismi di reazione di coordinazione-inserzione e di coordinazione-addizione delle olefine polari, sia per la sintesi di nuovi materiali polimerici sia come "building block" per la sintesi organica avanzata.
• Sintesi di nuovi materiali polimerici nanostrutturati via ROMP (ring-opening metathesis polymerization).
• Sintesi di copolimeri dei monomeristirenici e dienici con microstruttura controllata.
• Sintesi di copolimeri a blocchi con diversa idrofilicità mediante tecniche di post-polimerizzazione (click-chemistry).

Caratterizzazione e applicazioni di materiali polimerici

Proff. Gaetano Guerra, Vincenzo Venditto; dott.ri Christophe Daniel, Paola Rizzo, Consiglia Tedesco

Una ben consolidata area di ricerca riguarda lo studio dei materiali polimerici con particolare attenzione alle relazioni proprietà-struttura di polimeri semicristallini di rilevanza industriale. Una delle principali linee di ricerca riguarda la preparazione e caratterizzazione strutturale, morfologica e delle proprietà fisiche di co-cristalli polimerici del polistirene sindiotattico che includono molecole altamente polari, magnetiche o foto-reattive. Una tematica di ricerca correlata è rivolta alla caratterizzazione e lo studio delle proprietà di materiali (e.g. film, polveri, aerogeli) con fasi cristalline nanoporose. Nell'ambito di questa tematica sono state scoperte forme cristalline nanoporose del polistirene sindiotattico e del poli-p-fenilenossido. Questi materiali presentano capacità di assorbimento dei gas o dei composti organici volatili molto elevate e potrebbero trovare applicazioni nel campo degli imballaggi alimentari (e.g. aumento della vita di scaffale di vegetali), della rimozione di inquinanti dall'acqua o dell'aria o dello sviluppo di nuovi sensori in grado di rilevare in continuo ed in tempo reale la presenza di composti organici volatili. In anni recenti sono state anche affrontate tematiche di ricerca legate alla struttura di nano cariche a base di argille cationiche ed anioniche e di grafiti. Le competenze in questo settore sono ampiamente riconosciute in letteratura, ed hanno prodotto un elevato numero di articoli pubblicati sulle più autorevoli riviste internazionali e brevetti industriali. Inoltre accordi di ricerca sono stati siglati con diversi gruppi aziendali internazionali (e.g., Pirelli Tyre SpA, Phillip Morris Products S.A., Politex S.a.s). L'attività di ricerca è stata anche riconosciuta con vari premi. In particolare nel 2009, il gruppo di ricerca ha vinto il Premio Made NEW in Italy, una "Business PlanCompetition" organizzata dal Consorzio Nazionale di Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM), su "Materiali innovativi dall'università all'impresa" e nel 2010 è stato insignito, dal Presidente della Repubblica presso la sede del Quirinale, del "Premio Nazionale Innovazione" per le migliori idee imprenditoriali ad alto contenuto tecnologico.