Polibutadiene Neocis W2003 v.2 - associazione pionieri e veterani eni

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zione scientifica e consapevole determinazione. E’ una storia che merita di esse-‐ re raccontata. A.1- Come ci si è arrivati. La SnamProgetti viveva una fase di grande espansione in puro stile Mattei, all’inizio degli anni sessanta. La società era nata per progettare e costruire infra-‐ strutture petrolchimiche per il gruppo Eni. Era cresciuta molto e non poteva più accontentarsi delle sole commesse domestiche. Bisognava attrezzarsi per com-‐ petere sul mercato libero degli impianti petrolchimici e per questo era necessa-‐ rio disporre di licenze e know-‐hows. Così SnamProgetti favorì la nascita di un laboratorio di ricerca nel comprensorio Eni di San Donato Milanese. L’obiettivo era chiaro, si trattava di mettere a punto nuovi processi di produzione per pro-‐ dotti noti e già affermati. Le priorità erano rivolte ai polimeri di massa più getto-‐ nati: polietilene, poliisoprene, polibutadiene 5 , ecc… La ricerca era impostata in senso chimico-‐ingegneristico. Individuato un processo di produzione innovativo che ci permetteva di prescindere dai brevetti esistenti, si proseguiva con la pro-‐ duzione pilota del materiale per fornire campioni di prodotto ai potenziali clienti e attendere il loro giudizio. La valutazione interna dei prodotti era una semplice analisi tecnologica, poco più di un controllo di qualità. Il mercato rispose con cinica rudezza: le gomme sintetiche non sono “prodotti a specifica 6 ” ma sono “prodotti a comportamento 7 ”. La valorizzazione del poten-‐ ziale applicativo di un materiale non omologato, richiede un lungo processo di sviluppo che nessuno è disposto a fare per conto terzi. Ritornate dunque con le istruzioni per l’uso e soprattutto con una dimostrazione convincente dei vantag-‐ gi competitivi dei vostri prodotti nelle nostre applicazioni. Solo a queste condi-‐ zioni potremo essere indotti a dedicare il nostro tempo e le nostre risorse per favorire il vostro ingresso nel mercato. Lezione severa, ma utile. Fu così che la Fisica entrò a pieno diritto nel laboratorio chimico, con le sue ramificazioni nella Reologia, nella Viscoelasticità, nella Spettroscopia Meccanica e soprattutto con la matematica di frontiera che sempre l’accompagna. Le tecnologie di costruzione dei manufatti furono replicate su scala pilota, co-‐ minciando dall’applicazione dominante per contenuti tecnici ed economici, quel-‐ la degli pneumatici, fino all’applicazione più “cool”, quella delle palle da golf (il prodotto ha una elasticità eccezionale, i “top players” non possono farne a me-‐ no). Le prestazioni dei manufatti “sul campo” furono valutate su entrambi i ver-‐ santi: teorico e sperimentale. Soprattutto si diede luogo a studi di modellistica molecolare che portarono alla enunciazione di tutta una serie di relazioni tra le 5 Tipi differenti di gomma e materie plastiche: quelli che costituiscono la base della nostra vita domestica. 6 Che sono sufficientemente descritti dalla composizione, esempio: acqua 7 Che non possono essere valutati semplicemente sulla base della composizione, esempio: vino
prestazioni applicative e le strutture chimiche, secondo un approccio che oggi si chiamerebbe di ingegneria molecolare. A.2- Un materiale ….. intelligente. Quando un manufatto incontra un’asperità, ad esempio quando un pneumatico incontra un chiodo, si forma una lacerazione che tende a propagarsi. Il Neodi-‐ mio-‐polibutadiene reagisce con prontezza e con precisione chirurgica. Il mate-‐ riale cristallizza proprio sull’apice della ferita, forma un piccolo cristallo rigido che si oppone alla propagazione proprio come uno scudo. E mentre questo acca-‐ de, tutto il resto del manufatto mantiene la sua sofficità gommosa. Solo all’apice della lacerazione si crea un irrigidimento localizzato che aumenta la resistenza alla rottura. Questo meccanismo di reazione positiva, questo rinforzo autoindot-‐ to fa apparire il Neodimio-‐polibutadiene come un materiale intelligente. I nume-‐ rosi polibutadi<strong>eni</strong> prodotti nel mondo con altri catalizzatori, a base di Litio, Co-‐ balto, Titanio o Nichel, non usufruiscono di questo comportamento. Almeno non con la stessa prontezza ed efficacia. A.3- Un cristallo entropico 8 . Modellando la singola macromolecola come un elemento filamentoso caratteriz-‐ zato da una dimensione prevalente (la “contour length 9 ”, che si può manovrare in fase di polimerizzazione), da un ingombro spaziale (la “cross sectional area 10 ”, che è governabile agendo sulla natura dei sostituenti laterali) e dai vicoli topolo-‐ gici (le ramificazioni, “branching 11 ”) è possibile calcolare una serie di variabili. Ad esempio il contenuto entropico che dipende dalla distribuzione delle contour lengths in rapporto alla distribuzione dei cross-‐links 12 (punti di reticolazione chimica). Tralasciando sofisticazioni che sarebbero fuori luogo in questo contesto, pos-‐ siamo assumere che il punto di fusione di un polimero stereospecifico sia punto di fusione = A/B A = entalpia dello stato amorfo – entalpia dello stato cristallino 8 In questo capitolo cercheremo di spiegare il percorso logico che ha supportato la scoperta del prodotto. Allo scopo saremo costretti ad utilizzare un linguaggio divulgativo: non abbastanza rigoroso per chi conosce la materia, non ab-‐ bastanza semplice per chi non la conosce. Chiediamo scusa ad entrambe le categorie. In ogni caso, chi salta il capitolo non perde il filo del racconto. 9 Lunghezza della macromolecola, responsabile del comportamento elastico e del comportamento viscoso 10 È la “pancia” della macromolecola, responsabile della dissipazione energetica (frenata, consumo di benzina) e della permeabilità ai gas (addio alla camera d’aria nei pneumatici!) 11 Sono i rami laterali che determinano il comportamento del polimero nelle fasi di lavorazione 12 Sono i punti di reticolazione che fissano la forma del manufatto. Sono indotti dalla reazione di vulcanizzazione.
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Page 7: Poi mise in piedi un consorzio di r

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