Caratterizzazione e analisi sperimentale del comportamento balistico di polimeri ionomerici autoriparanti

In this work polyethylene co-methacrylic acid (EMAA) based polymers, commercially known as Surlyn and Nucrel, were studied. They are provided by the manufacturer DuPont; in this thesis the self-healing properties of these materials, exhibited after ballistic impacts, were investigated. The first phase of the study was based on the mechanical characterization of materials by experimental tests in order to evaluate the behavior at different strain rate, temperature and aging time. A correlation between experimental results and the Eyring model for the evaluation of strain rate/temperature dependence of yield stress was then searched and discussed. The research consisted in a sample preparation activity, definition of the puncture-testing instrumentation and projectile shape, analysis and discussion of the self-healing results and individuation of significant parameters. Many ballistic impact tests were executed at low, medium and high velocity in order to evaluate the effectiveness of the self healing process of the pure materials. Few examples of hybrid multilayer were also tested. Finally, some impact tests at low and at high speeds on a prototype of a tank were executed to verify the effectiveness of self-healing behavior in case of contact with a liquid.

In questo lavoro si sono studiati dei polimeri a base di polietilene co-metacrilato acido (EMAA), noti con il nome commerciale di Surlyn e Nucrel. Essi sono forniti dalla casa produttrice DuPont; in questa tesi sono state studiate le loro proprietà autoriparanti esibite in caso di impatti balistici. Nella prima fase lo studio si è basato sulla caratterizzazione meccanica dei materiali mediante prove sperimentali con lo scopo di valutare il comportamento a diverse velocità di deformazione, a diverse temperature e con diverso tempo di invecchiamento. Si è quindi cercato di correlare i risultati sperimentali con un modello analitico tra quelli già disponibili in letteratura. L’attività si è sviluppata in una fase di preparazione provini, definizione dei sistemi e delle condizioni di prova e in una successiva fase di analisi dell’efficacia del fenomeno autoriparante e individuazione dei limiti di funzionamento. Si sono infatti effettuate delle campagne di prove di impatto balistico a bassa, media ed alta velocità, con diversi tipi di proiettili, valutando l’efficacia del processo di autoriparazione del materiale puro e per alcuni tipi di compositi ibridi multistrato. Infine si sono effettuate alcune prove di impatto a bassa e ad alta velocità su un prototipo di serbatoio per verificare l’efficacia dell’autoriparazione anche in presenza di liquido.