Investigation about the free volume in butadiene and isoprene based elastomers by positron annihilation lifetime spettroscopy

The aim of this thesis is to study the free volume fraction in a set of elastomers. This quantity is an important parameter for the understanding of their mechanical and transport proprieties. The study is focused on trying to find the best shape for the cavities that could fit the most the experimental behavior of each polymer. The experiments were carried on five different rubbers blends characterized by a different percentage of the main components, butadiene and isoprene. Systematic discrepancies were found using the standard spherical approximation, so the focus was put on different geometries, in particular on elongated/flattened cylindrical shape.

Lo scopo di questa tesi è di studiare la frazione di volume libero per vari elastomeri. Questo parametro è molto importante per capire le varie proprietà macroscopiche di questi materiali. La ricerca è principalmente focalizzata sul trovare la forma geometrica più adatta per le cavità nanoscopiche dei campioni presi in esame in modo da poter meglio descrivere il loro comportamento. Gli esperimenti sono stati fatti su cinque diverse miscele di elastomeri caratterizzate da diverse percentuali dei componenti principali, butadiene e isoprene. Usando l’approssimazione sferica per rappresentare le cavità, sono state trovate differenze sistematiche tra gli esperimenti e la teoria, quindi questo ha fatto proseguire l’indagine verso altre forme geometriche, in particolare su quella di cilindri piatti o allungati.