Studio di materiali autoriparanti mediante microincapsulazione

In this thesis a method of microencapsulation of different chemical species has been developed and optimized for applications in self-healing materials. The different healing agents have been selected for specific applications: linseed oil for anticorrosive coatings, DGEBA for adhesives and IPDI for both of them. All these chemicals can polymerize in different conditions and heal a damage presents in the material. Microcapsules have been realized with two different features: single shell poly(urea-formaldehyde) and double shell polyurethane/poly(urea-formaldehyde). Then, microcapsules have been included in different epoxy-based matrices, characterized by different aminic curing agents, in order to realize composite materials. Microcapsules, matrixes and composites have been analyzed optically, thermally and mechanically. The results show that the introduction of the microcapsules in the matrix does not affect significantly the properties of the matrix. Evaluations of the self-healing have been made through optical techniques and tensile tests show that the healed composite can restore the original properties of the material. A composite spheres model has been used to determine the elastic modulus of the microcapsules. Salt spray tests show the ability of the film obtained by the polymerization of the linseed oil in presence of oxygen to protect the metallic substrate.

Nella presente tesi è stato sviluppato un processo di microincapsulazione di diverse specie chimiche per applicazioni in materiali self-healing (autoriparanti). I differenti agenti chimici sono stati selezionati in base alle applicazioni: olio di lino per rivestimenti anticorrosivi, DGEBA per adesivi e IPDI per entrambi. Tutti questi possono polimerizzare in differenti condizioni e riparare un danneggiamento presente nel materiale. Sono state realizzate microcapsule di due diversi tipi: a singola parete poli(urea-formaldeide) e a doppia parete poliuretano/poli(urea-formaldeide). Quindi le microcapsule sono state inglobate all'interno di differenti matrici a base epossidica, caratterizzate da diversi agenti di curing amminici, al fine di realizzare materiali compositi. Le microcapsule, le matrici e i compositi ottenuti sono stati analizzati dal punto di vista ottico, termico e meccanico. I risultati mostrano che l'introduzione delle microcapsule nella matrice non influenza significativamente le proprietà della matrice. Valutazioni dell'autoriparazione sono state fatte tramite tecniche ottiche e le prove tensili mostrano che il composito autoriparato è in grado di recuperare le proprietà originali del materiale. Un modello per materiali compositi contenenti inclusioni sferiche è stato utilizzato per determinare il modulo elastico delle microcapsule. Test di resistenza in nebbia salina dimostrano l'abilità del film ottenuto dalla polimerizzazione dell'olio di lino in presenza di ossigeno a proteggere il substrato ferroso.