This thesis follows on from an internship at the Turin company S.E. Special Engines srl, which deals with the development and production of two-component polyurethane and epoxy resins. The paper’s main objective consists in the investigation of the sedimentation phenomenon of a particulate filler inside an epoxy resin. Particular attention will be given to the study of the minimum quantity of product to be used to limit production’s costs and an excessive resin’s viscosity increase. The paper presents overall epoxy resins, describing their nature, the main uses, the market distribution, the raw materials used for their production such as pre-polymers, the gardeners and the thinners. The paper then focuses on the description of a specific class of additives, the particulate fillers, and on the treatment of the above-mentioned problem. In particular, the third chapter describes three particulate fillers, namely the Apyral 2E, the Apyral 22 and the Apyral 60D, which were used in the experimental activity during the internship, with special attention to the interaction between the particulate filler and the epoxy resin. All three compounds consist of aluminum hydroxide, which is widely used as a fire-resistant filler for polymeric applications, but differ in the production processes used and in some features, including the size of the relative particulate. The paper still reports the actual study of the sedimentation phenomenon of the “Apyral” filler in an epoxy resin, in order to understand which physical properties of the particulate fillers have more influence on the sedimentation and what the interactions with the products used to block it may be. The objective was achieved by making different specimens, containing the above-mentioned fillers and different quantities of RHEOBYK-R 605, a commercially known additive, which consists of a solution of polyhydro-carboxylic acid amides, used as a thixotropic and reinforcing agent in epoxy resins. From the analysis of the experimental data it emerged that the sedimentation phenomenon is closely related to the size of the fillers that are used: the greater the size of the fillers, the greater the tendency to sediment, as also quantitatively demonstrated by the Stokes’ law. As proof of what has been said, it has been observed that Apyral 2E, being among all the filler consisting of a particulate of larger dimensions, has the highest tendency to sediment, followed by Apyral 22, which appears as a particulate of smaller dimensions, and finally by Apyral 60D, which among all appears to be the filler with the least particulate, characterized by the lowest tendency to sediment. The laboratory tests, in addition to allowing to determine the minimum percentage of additive to be used in the specimens, also highlighted a progressive increase in the viscosity of the resins containing Apyral 2E and Apyral 22, and otherwise a decrease of this parameter in the specimen containing Apyral 60D, index of a different behaviour of the additive as a function of the initial dimensions of the filler.
La presente tesi fa seguito allo svolgimento di un tirocinio presso l’azienda S.E. Special Engines srl di Torino, che si occupa di sviluppare e produrre delle resine bicomponenti poliuretaniche ed epossidiche. L’obiettivo principale dell’elaborato consiste nell’indagine del fenomeno di sedimentazione di un riempitivo particolato all’interno di una resina epossidica, con particolare attenzione verso lo studio della quantità minima di prodotto da impiegare per limitare i costi di produzione e un incremento eccessivo della viscosità della resina. L’elaborato presenta in generale le resine epossidiche descrivendone la natura, i principali utilizzi, la distribuzione sul mercato, le materie prime impiegate per la loro produzione quali i pre-polimeri, gli indurenti e i diluenti. L’elaborato si focalizza poi sulla descrizione di una particolare classe di additivi, i riempitivi particolati, e sulla trattazione del problema sopracitato. In particolare, il terzo capitolo descrive tre riempitivi particolati, ovvero l’Apyral 2E, l’Apyral 22 e l’Apyral 60D, che sono stati impiegati nell’attività sperimentale durante il tirocinio, con particolare attenzione all’interazione tra il riempitivo particolato e la resina epossidica. Tutti e tre i composti sono costituiti da idrossido di alluminio, che trova largo impiego come riempitivo ignifugo per applicazioni polimeriche, ma si differenziano per i processi produttivi impiegati e per alcune caratteristiche, tra cui le dimensioni del relativo particolato. L’elaborato riporta ancora lo studio vero e proprio del fenomeno di sedimentazione del riempitivo “Apyral” in una resina epossidica per capire quali proprietà fisiche del riempitivo particolato influenzino maggiormente la sedimentazione e quali possano essere le interazioni con i prodotti impiegati per bloccarla. L’obiettivo è stato raggiunto realizzando diversi provini, contenenti i riempitivi sopracitati e diversi quantitativi di RHEOBYK-R 605, un additivo noto commercialmente, che consiste di una soluzione di ammidi di acidi poli-idro-carbossilici, impiegato come agente tixotropante e rinforzante nelle resine epossidiche. Dall’analisi dei dati sperimentali è emerso che il fenomeno della sedimentazione è strettamente correlato alle dimensioni dei riempitivi che vengono utilizzati: maggiori sono le dimensioni delle cariche, maggiore è la tendenza a sedimentare, come anche dimostrato quantitativamente dalla legge di Stokes. A prova di quanto detto è stato osservato che l’Apyral 2E, essendo tra tutti il riempitivo costituito da un particolato di dimensioni maggiori, possiede la più alta tendenza a sedimentare, seguito poi dall’Apyral 22, che si presenta come particolato di dimensioni inferiori, e in ultimo dall’Apyral 60D, che tra tutti risulta essere il riempitivo con particolato minore, caratterizzato dalla più bassa tendenza a sedimentare. Le prove di laboratorio, oltre a permettere di determinare la percentuale minima di additivo da impiegare nei provini, hanno anche evidenziato un progressivo aumento della viscosità delle resine contenenti l’Apyral 2E e l’Apyral 22, e diversamente una diminuzione di tale parametro nel provino contenente l’Apyral 60D, indice di un comportamento differente dell’additivo in funzione delle dimensioni iniziali del riempitivo.
IL FENOMENO DI SEDIMENTAZIONE DI UN RIEMPITIVO PARTICOLATO IN UNA RESINA EPOSSIDICA
DI SALVO, REBECCA
2020/2021
Abstract
La presente tesi fa seguito allo svolgimento di un tirocinio presso l’azienda S.E. Special Engines srl di Torino, che si occupa di sviluppare e produrre delle resine bicomponenti poliuretaniche ed epossidiche. L’obiettivo principale dell’elaborato consiste nell’indagine del fenomeno di sedimentazione di un riempitivo particolato all’interno di una resina epossidica, con particolare attenzione verso lo studio della quantità minima di prodotto da impiegare per limitare i costi di produzione e un incremento eccessivo della viscosità della resina. L’elaborato presenta in generale le resine epossidiche descrivendone la natura, i principali utilizzi, la distribuzione sul mercato, le materie prime impiegate per la loro produzione quali i pre-polimeri, gli indurenti e i diluenti. L’elaborato si focalizza poi sulla descrizione di una particolare classe di additivi, i riempitivi particolati, e sulla trattazione del problema sopracitato. In particolare, il terzo capitolo descrive tre riempitivi particolati, ovvero l’Apyral 2E, l’Apyral 22 e l’Apyral 60D, che sono stati impiegati nell’attività sperimentale durante il tirocinio, con particolare attenzione all’interazione tra il riempitivo particolato e la resina epossidica. Tutti e tre i composti sono costituiti da idrossido di alluminio, che trova largo impiego come riempitivo ignifugo per applicazioni polimeriche, ma si differenziano per i processi produttivi impiegati e per alcune caratteristiche, tra cui le dimensioni del relativo particolato. L’elaborato riporta ancora lo studio vero e proprio del fenomeno di sedimentazione del riempitivo “Apyral” in una resina epossidica per capire quali proprietà fisiche del riempitivo particolato influenzino maggiormente la sedimentazione e quali possano essere le interazioni con i prodotti impiegati per bloccarla. L’obiettivo è stato raggiunto realizzando diversi provini, contenenti i riempitivi sopracitati e diversi quantitativi di RHEOBYK-R 605, un additivo noto commercialmente, che consiste di una soluzione di ammidi di acidi poli-idro-carbossilici, impiegato come agente tixotropante e rinforzante nelle resine epossidiche. Dall’analisi dei dati sperimentali è emerso che il fenomeno della sedimentazione è strettamente correlato alle dimensioni dei riempitivi che vengono utilizzati: maggiori sono le dimensioni delle cariche, maggiore è la tendenza a sedimentare, come anche dimostrato quantitativamente dalla legge di Stokes. A prova di quanto detto è stato osservato che l’Apyral 2E, essendo tra tutti il riempitivo costituito da un particolato di dimensioni maggiori, possiede la più alta tendenza a sedimentare, seguito poi dall’Apyral 22, che si presenta come particolato di dimensioni inferiori, e in ultimo dall’Apyral 60D, che tra tutti risulta essere il riempitivo con particolato minore, caratterizzato dalla più bassa tendenza a sedimentare. Le prove di laboratorio, oltre a permettere di determinare la percentuale minima di additivo da impiegare nei provini, hanno anche evidenziato un progressivo aumento della viscosità delle resine contenenti l’Apyral 2E e l’Apyral 22, e diversamente una diminuzione di tale parametro nel provino contenente l’Apyral 60D, indice di un comportamento differente dell’additivo in funzione delle dimensioni iniziali del riempitivo.| File | Dimensione | Formato | |
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