Synthesis, characterization and application of polyacrylate/silica hybrid films for coatings

Il degrado dovuto agli agenti atmosferici e il deterioramento degli edifici storici e di molti monumenti o sculture in pietre naturali è un problema conosciuto fin dall'antichità. L'obiettivo del progetto è quello di ottenere un prodotto innovativo basato sull'aggiunta di nanoparticelle di silice durante la sintesi del lattice, ottenendo una dispersione con elevata omogeneità nei film ibridi, che possano migliorare la stabilità meccanica del semplice rivestimento acrilico e la compatibilità tra i materiali lapidei e il rivestimento. L'idea è, da un lato, di utilizzare sistemi a base d'acqua per ridurre l'impatto ambientale e, dall'altro, di coniugare l'elevata stabilità termica e le buone proprietà meccaniche della silice con l'elasticità, la leggerezza e la capacità di formare rivestimenti di polimeri acrilici. Per migliorare la compatibilità tra fasi organiche e inorganiche, la silice è stata modificata con un metacrilossi (propil) trimetossisilano (MPS). Per la modifica della superficie della silice sono stati utilizzati due solventi, in particolare il metanolo e l'acqua e in entrambi i casi, sono stati ottenuti angoli di contatto elevati (79 ° per la silice modificata in acqua e 87 ° per la silice modificata in metanolo). Questi valori garantiscono un forte adsorbimento della silice all'interfaccia tra la fase acqua e la fase organica. Le dispersioni acquose composte da acrilico-silice sono state sintetizzate mediante polimerizzazione in miniemulsione, con la silice modificata e non modificata. Al fine di trovare la migliore formulazione con le migliori prestazioni, le dispersioni e i film sono stati caratterizzati mediante microscopia elettronica a trasmissione, microscopio a forza atomica, proprietà meccaniche, assorbimento dell'acqua, angoli di contatto, indentazione. Per comprendere il loro comportamento nel tempo, sono stati eseguiti dei test di invecchiamento accelerato sui film e sui film applicati su due pietre da costruzione naturali. Le prestazioni delle dispersioni sono state valutate come rivestimenti per marmo di Carrara e pietra leccese, due materiali spesso utilizzati nei beni culturali e con caratteristiche diverse. Essendo l'acqua una delle cause principali del deterioramento delle pietre naturali, sono stati eseguiti test di assorbimento dell'acqua capillare e il loro comportamento all’ essiccazione per misurare il comportamento idrofobico dei trattamenti. I risultati mostrano che l'aggiunta di nanosilice migliora la resistenza meccanica dei lattici e i trattamenti riducono l'assorbimento di acqua liquida per capillarità e allo stesso tempo consentono anche l’evaporazione dell’acqua, in totale accordo con le normative nel campo delle pietre protettive naturali, rendendoli adatti all'uso come rivestimenti protettivi.