Diffusione di cicloesano in copolimeri a blocchi a base stirenica: relazioni tra il trasporto di massa e le proprietà viscoelastiche dei materiali

Il processo di assorbimento e diffusione del cicloesano in diversi copolimeri a blocchi a base stirenica è stato studiato e correlate alle proprietà viscoelastiche degli stessi. La solubilità e diffusività di tale penetrante in poli(stirene-b-butadiene-b-stirene [SBS], poli(stirene-b-isoprene-b-stirene [SIS] e poli(stirene-b-etilenebutilene-b-stirene) [SEBS] sono state misurate sperimentalmente alla temperatura di 60°C tramite prove di assorbimento differenziale condotte in un sistema a decadimento di pressione. I risultati hanno mostrato una sostanziale omogeneità di comportamento per ciò che concerne l’assorbimento di cicloesano mentre l’SBS è risultato in generale dotato di una maggiore diffusività rispetto a SIS e SEBS. La peculiarità strutturale di tali polimeri, che si presentano come sistemi eterogenei ove domini stirenici ( vetro) e dienici (gomma) risultano segregati a livello nanometrico, ha permesso di rielaborare i dati ottenuti in termini dei contributi dei diversi domini e di risalire ai parametri cinetici che regolano il processo diffusivo. In particolare il confronto tra i diversi dati di solubilità e diffusività ha permesso di analizzare il comportamento della mobilità del penetrante all’interno dei diversi polimeri, che in linea con quanto visto per il coefficiente di diffusione è risultato significativamente più alta per SBS rispetto agli altri copolimeri considerati. Una tale andamento è stato confermato anche dalle prove reologiche a cui sono stati sottoposti i materiali, condotte in un ampio intervallo di temperature compreso tra la Tg dei segmenti dienici e la temperatura ambiente. Tale analisi condotta tramite scansioni di frequenza in regime di viscoelasticità lineare small angle oscillatory shear experiments ha permesso di ottenere l’andamento dei moduli dei diversi materiali in funzione della frequenza e l’ottenimento delle relative “master curve” tramite la tecnica di sovrapposizione tempo-temperatura. L’analisi dello spettro di rilassamento ha permesso poi di stimare il fattore di frizione monomerico che è stato infine correlato con i dati di mobilità ottenendo un sostanziale accordo.