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Sostituire il carbon black
Per quello che riguarda l’uso di
lignina nel comparto automotive
per la totale o parziale sostituzione
del carbon black, sono presenti in
letteratura un buon numero di arti-
coli e brevetti. Sono già stati dimo-
strati l’incremento dell’adesione di
fibre tessili in compound di gomma
naturale, e l’attività antiossidante
durante l’invecchiamento termico.
Come carica rinforzante la lignina
non conferisce all’elastomero le
stesse prestazioni del carbon black.
In prima battuta ciò è riconducibile
alla naturale idrofilicità della lignina
che limita l’interazione con la gom-
ma idrofobica, comportando pro-
blemi di adesione e dispersione. Le
prime strategie per superare questo
problema sono quindi basate sulla
modificazione dei gruppi funzionali
della lignina, con lo scopo di incre-
mentare l’interazione della carica
con la matrice polimerica e garan-
tire una dispersione omogenea a
livello submicrometrico.
Due approcci hanno dato buoni
risultati in termini di proprietà mec-
caniche. Un primo trattamento a
base di esametiltetramina (HMT) e
una seconda modifica basata su i-
drofobizzazione tramite acetilazione
e/o allilazione.
Entrambe le modifiche hanno incre-
mentato la dispersione di lignina
nell’elastomero e inoltre, durante
la vulcanizzazione i gruppi intro-
dotti potrebbero aver promosso il
chemisorbimento delle catene di
elastomero sulle particelle di ligni-
na e la conseguente formazione di
un network filler-elastomero. I dati
delle curve stress-strain in mescole
dove 15 phr di carbon black sono
stati sostituiti con lignina, ligni-
na-HMT e lignina acetilata-allilata
mostrano interessanti proprietà
meccaniche con ritorno nel caso
di lignine trattate con HMT a livelli
del riferimento con CB, in termini di
rinforzo, mentre nel caso di lignina
allilata-acetilata si notano miglio-
ramenti soprattutto delle proprietà
a rottura.
Da notare che le minori densità delle
lignine rispetto al CB permettono di
ottenere compound più leggeri, ol-
tre che a minore impatto ambientale
per la parziale sostituzione di CB
con una risorsa rinnovabile.
Questi incoraggianti risultati preli-
minari fanno si che la ricerca con-
tinui, ponendosi come obiettivi:
lo studio di metodi alternativi di
modifica per la compatibilizzazione
più green, la riduzione delle dimen-
sioni delle particelle ad esempio
con metodi di asciugatura quali lo
spray-drying, con il traguardo fina-
le della produzione competitiva a
livello industriale di bio-filler nano-
strutturati ad alte performance.
L. Zoia, Università di Milano-Bicocca.