IT202000005242A1

IT202000005242A1 - PROCESS OF PREPARATION OF POLYMER AND COMPOSITE MATERIALS WITH IMPROVED THERMAL-MECHANICAL PROPERTIES AND POLYMER AND COMPOSITE MATERIALS OBTAINED WITH THIS PROCESS

Info

Publication number: IT202000005242A1
Application number: IT102020000005242A
Authority: IT
Inventors: Massimo Silvio Morbidelli
Original assignee: Massimo Silvio Morbidelli
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-09-11

Description

PROCESSO DI PREPARAZIONE DI MATERIALI POLIMERICI E COMPOSITI CON PROPRIETA' TERMO-MECCANICHE MIGLIORATE E MATERIALI POLIME-RICI E COMPOSITI OTTENUTI CON TALE PROCESSO PROCESS OF PREPARATION OF POLYMER AND COMPOSITE MATERIALS WITH IMPROVED THERMAL-MECHANICAL PROPERTIES AND POLYMERIC AND COMPOSITE MATERIALS OBTAINED WITH THIS PROCESS

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce a un processo di preparazione di materiali polimerici e compositi, costituiti da pi? monomeri e che comprende omopolimeri e copolimeri, di origine naturale o sintetica, oltre a eventuali materiali organici e inorganici, con propriet? termo-meccaniche migliorate rispetto a quelle dei corrispondenti materiali preparati con i processi tradizionali. La caratteristica innovativa di questi materiali ? che il loro comportamento chimico fisico ? dominato dall?effetto di confinamento che si realizza nell?immediata prossimit? dell?interfaccia tra due materiali diversi e non dalle propriet? lontane da tale interfaccia, e cio? nella massa o `bulk` del materiale stesso, come accade nei materiali tradizionali. The present invention relates to a process for the preparation of polymeric and composite materials, consisting of several? monomers and which includes homopolymers and copolymers, of natural or synthetic origin, in addition to any organic and inorganic materials, with properties? improved thermo-mechanics compared to those of the corresponding materials prepared with traditional processes. The innovative feature of these materials? what their chemical-physical behavior? dominated by the effect of confinement that occurs in the immediate proximity? of the interface between two different materials and not of the properties? away from this interface, and what? in the mass or `bulk` of the material itself, as happens in traditional materials.

Nel seguito, si utilizzeranno come esempio le pellicole polimeriche, normalmente utilizzate per conservare e confezionare i cibi. Ci? a puro titolo di esemplificazione, senza per questo voler limitare in alcun modo la presente invenzione a questo solo tipo di materiali. Il suddetto processo consente, dunque, di produrre pellicole di materiale polimerico, con propriet? termo-meccaniche migliorate, in particolare per quanto riguarda l'estensibilit? e la temperatura di transizione vetrosa (Tg) e, preferibilmente -anche se non esclusivamente-, biodegradabili. In the following, polymeric films, normally used to preserve and package food, will be used as an example. There? purely by way of example, without wishing to limit the present invention in any way to this type of materials only. The aforesaid process allows, therefore, to produce films of polymeric material, with properties? improved thermo-mechanical, in particular as regards the extensibility? and the glass transition temperature (Tg) and, preferably - even if not exclusively -, biodegradable.

Dal 1855, anno dell?invenzione del rayon, prima materia plastica nota, da parte del chimico svizzero Georges Audemars, a oggi, il settore dei materiali polimerici ha avuto uno sviluppo enorme, con effetti straordinari sullo sviluppo sociale ed economico del Mondo intero. Una svolta sicuramente importante venne data negli anni '50 del XX secolo dalla scoperta del polipropilene isotattico da parte del chimico italiano Premio Nobel Giulio Natta. From 1855, the year of the invention of rayon, the first known plastic material, by the Swiss chemist Georges Audemars, until today, the sector of polymeric materials has had an enormous development, with extraordinary effects on the social and economic development of the whole world. An important turning point was certainly given in the 50s of the twentieth century by the discovery of isotactic polypropylene by the Italian chemist Giulio Natta.

La plastica ? cos? entrata in tutti i settori della vita quotidiana, modificando abitudini e rendendo possibili applicazioni industriali nei campi pi? svariati: si fanno in plastica, per esempio, imballaggi, parti di automobili, occhiali, penne, parti di strumenti elettronici, bottiglie, piatti, posate, bicchieri, vestiti, scarpe, sci, componenti di biciclette e motociclette, imbarcazioni.... e questo elenco ? ancora oggi in continua espansione, con sviluppi di applicazioni nuove, via via pi? sofisticate. The plastic ? cos? entered in all sectors of daily life, changing habits and making possible industrial applications in the most? various: they are made of plastic, for example, packaging, car parts, glasses, pens, parts of electronic instruments, bottles, plates, cutlery, glasses, clothes, shoes, skis, bicycle and motorcycle components, boats ... and this list? still in continuous expansion, with the development of new applications, gradually more? sophisticated.

La plastica, infatti, gode di alcune propriet? uniche: costi di produzione relativamente bassi, leggerezza, facile lavorabilit?, resistenza meccanica elevata, durata pressocch? illimitata, impermeabilit? e resistenza a una vasta gamma di temperature. Per quanto riguarda le propriet? termomeccaniche, quali ad esempio elasticit?, allungamento, resistenza alla temperatura e permeabilit? ai gas, esse sono governate da un certo numero di parametri chimico-fisici, quali temperatura di transizione vetrosa, modulo elastico, peso molecolare. Una caratteristica che ? alla base del suo successo e cui si ? gi? accennato, ? la possibilit? di durare a lungo. In effetti, generalmente la plastica ha una degradabilit? molto bassa e, se non correttamente raccolta e riciclata, perdura nell?ambiente per centinaia di anni. Inoltre, la possibilit? di riciclo di questi materiali non sempre ? totale e richiede costi di lavorazione alti rispetto al valore del materiale vergine, prodotto a partire dalle materie prime originali. In fact, plastic has some properties? unique: relatively low production costs, lightness, easy workability, high mechanical resistance, almost duration? unlimited, impermeability? and resistance to a wide range of temperatures. What about the properties? thermomechanical, such as for example elasticity, elongation, resistance to temperature and permeability? to gases, they are governed by a certain number of chemical-physical parameters, such as glass transition temperature, elastic modulus, molecular weight. A feature that? at the base of its success and which one? already? mentioned,? the possibility? to last a long time. In fact, plastic generally has a degradability? very low and, if not correctly collected and recycled, it lasts in the environment for hundreds of years. Furthermore, the possibility? of recycling of these materials not always? total and requires high processing costs compared to the value of the virgin material, produced from the original raw materials.

Questa caratteristica di durabilit? nel tempo, se da una parte ha determinato lo sviluppo delle plastiche per utilizzi anche in condizioni estreme, andando a sostituire altri materiali tradizionalmente ritenuti resistenti, quali vetro e metalli, dall?altra ne determina oggi la sua crisi. L?attenzione all?ambiente e alla sostenibilit? dello sviluppo socio-economico sta portando a ritenere la non biodegradabilit? delle plastiche un grande problema. I rifiuti in materiale plastico stanno oggi invadendo il pianeta, arrecando danni incalcolabili all?ecosistema. In particolare, i mari diventano il punto di accumulo ultimo di plastiche e soprattutto di microplastiche che entrano nella catena alimentare di pesci ed invertebrati, con forti danni alla preservazione delle specie animali, ma anche con possibili rischi per la salute umana, per lo meno sul medio-lungo termine. Certamente, lo sviluppo ulteriore della raccolta differenziata e il potenziamento del riciclo, laddove tecnicamente ed economicamente sostenibili, sono necessari, al fine anche di evitare lo spreco di risorse naturali ? il petrolio - nell?ottica di una economia sempre pi? circolare e virtuosa. This feature of durability? over time, if on the one hand it has determined the development of plastics for use even in extreme conditions, replacing other materials traditionally considered resistant, such as glass and metals, on the other hand it determines its crisis today. Attention to the environment and sustainability of socio-economic development is leading to the belief that non-biodegradability? plastics a big problem. Plastic waste is now invading the planet, causing incalculable damage to the ecosystem. In particular, the seas become the ultimate accumulation point of plastics and especially microplastics that enter the food chain of fish and invertebrates, with strong damage to the preservation of animal species, but also with possible risks for human health, at least on the medium-long term. Certainly, the further development of separate collection and the enhancement of recycling, where technically and economically sustainable, are necessary, also in order to avoid the waste of natural resources? oil - in the perspective of an economy more and more? circular and virtuous.

Ove il riciclo non sia sostenibile, la termovalorizzazione delle platiche con produzione di energia pu? essere un'altra via percorribile e vantaggiosa. Where the recycling is not sustainable, the waste-to-energy of the platicas with the production of energy can? be another viable and advantageous way.

Ma, arrivando pi? vicini all?oggetto dell?invenzione, un'altra metodologia per evitare lo smaltimento improprio dei materiali plastici consiste nella produzione di materiali plastici biodegradabili: questi materiali, a contatto con i microorganismi del terreno o con i raggi solari tendono a depolimerizzarsi, permettendo cos? di ottenere nuovamente i monomeri. Nonostante buona parte di questi materiali polimerici siano a base di monomeri di origine naturale, la loro degradazione, talvolta pu? produrre invece sostanze tossiche e inquinanti, che finiscono nel terreno e nelle acque, con conseguenti danni per l?ambiente e la salute umana. But, arriving more? close to the object of the invention, another method to avoid the improper disposal of plastic materials consists in the production of biodegradable plastic materials: these materials, in contact with soil microorganisms or with sunlight, tend to depolymerize, thus allowing? to obtain the monomers again. Although a large part of these polymeric materials are based on monomers of natural origin, their degradation, sometimes can? instead produce toxic and polluting substances, which end up in the soil and water, with consequent damage to the environment and human health.

I materiali biodegradabili costituiscono oggi l'oggetto preponderante della ricerca sui polimeri. Tipici in questo senso sono i poliesteri, tra cui ad esempio i poliidrossialcanoati (PHA): un?ampia famiglia di cui fa parte anche l?acido polilattico (PLA). Biodegradable materials are today the main subject of research on polymers. Typical in this sense are polyesters, including for example polyhydroxyalkanoates (PHA): a large family which also includes polylactic acid (PLA).

Passando a questa tipologia di materiali, essi posseggono molte delle propriet? delle materie plastiche, ma presentano anche diversi punti di debolezza. In particolare, il PLA, come in generale tutti i PHA, ? di per s? rigido, per cui, per poterlo utilizzare, per esempio per produrre sacchetti per la spesa (i cosiddetti 'shopper'), ? necessario produrli in uno strato molto sottile, altrimenti il materiale tende a spezzarsi, non possedendo buone propriet? plastiche n? elastiche. Uno spessore troppo elevato, infatti, tende a rendere il prodotto finale rigido e fragile. Tuttavia, strati troppo sottili portano facilmente allo snervamento e alla lacerazione dei manufatti. Turning to this type of materials, they possess many of the properties? of plastics, but also have several weaknesses. In particular, the PLA, like all PHAs in general,? by itself? rigid, so, to be able to use it, for example to produce shopping bags (the so-called 'shoppers'),? it is necessary to produce them in a very thin layer, otherwise the material tends to crack, not possessing good properties? plastics n? elastic. A too high thickness, in fact, tends to make the final product rigid and brittle. However, too thin layers easily lead to yielding and tearing of the artifacts.

Un parametro importante per la valutazione delle propriet? dei materiali plastici ? la cosiddetta temperatura di transizione vetrosa (Tg): il valore di temperatura al disotto del quale un solido si comporta come un vetro amorfo e al disopra del quale si comporta come materiale gommoso. Un valore elevato di Tg comporta una certa rigidezza del materiale, mentre un valore pi? basso comporta cedevolezza ed estensibilit?. An important parameter for property evaluation? of plastic materials? the so-called glass transition temperature (Tg): the temperature value below which a solid behaves like an amorphous glass and above which it behaves like a rubbery material. A high value of Tg implies a certain stiffness of the material, while a value pi? low implies compliance and extensibility.

Parlando di estensibilit? dei materiali plastici, tale propriet?, al pari di ogni altra propriet? termo-meccanica, viene fortemente condizionata dalla configurazione spaziale e dal comportamento dinamico delle macromolecole, che sono a loro volta definiti dalle interazioni fra le macromolecole stesse, per lo pi? dovute a forze intermolecolari, come le forze di Van der Waals o a legami idrogeno o ad analoghe interazioni elettrostatiche, che sono legate alla particolare composizione chimica delle stesse macromolecole. Ad esempio, nei copolimeri largamente utilizzati oggi per svariate applicazioni, i diversi monomeri, che si alternano lungo le macromolecole attraverso legami covalenti, vengono appunto scelti per realizzare le propriet? termomeccaniche desiderate. Nel caso dei materiali per la conservazione dei cibi, la scelta dei monomeri di partenza definisce la possibilit? di ottenere pellicole termoretraibili, quali quelle utilizzate in cucina per proteggere i cibi da altre sostanze, per esempio quando vengano messi in frigorifero. Dunque, l'attuale tecnologia dei polimeri, appunto basata sulla copolimerizzazione, tende a controllare queste interazioni mediante la natura chimica dei monomeri. In quest'ottica, la scoperta della possibilit? di legare chimicamente monomeri diversi nella catena polimerica, a dare appunto tali copolimeri, ha aumentato a dismisura la gamma di propriet? termo-meccaniche che si possono ottenere e modulare, quasi a piacere. Anche le successive lavorazioni post-produzione (estrusione, formatura in pellicola, colata e altre) hanno reso possibile la combinazione di pi? polimeri e/o copolimeri a dare compositi che ampliano ulteriormente le possibilit? di variare le propriet? a seconda delle esigenze applicative. Speaking of extensibility? of plastic materials, this property, like any other property? thermo-mechanical, is strongly conditioned by the spatial configuration and dynamic behavior of the macromolecules, which are in turn defined by the interactions between the macromolecules themselves, for the most part? due to intermolecular forces, such as Van der Waals forces or hydrogen bonds or similar electrostatic interactions, which are linked to the particular chemical composition of the macromolecules themselves. For example, in the copolymers widely used today for various applications, the different monomers, which alternate along the macromolecules through covalent bonds, are precisely chosen to realize the properties? desired thermomechanical. In the case of materials for food preservation, the choice of starting monomers defines the possibility? to obtain shrink films, such as those used in the kitchen to protect foods from other substances, for example when they are placed in the refrigerator. Therefore, the current technology of polymers, precisely based on copolymerization, tends to control these interactions through the chemical nature of the monomers. In this perspective, the discovery of the possibility? to chemically bind different monomers in the polymer chain, to give precisely these copolymers, has dramatically increased the range of properties? thermo-mechanical that can be obtained and modulated, almost at will. Even the subsequent post-production processes (extrusion, film forming, casting and others) have made it possible to combine pi? polymers and / or copolymers to give composites that further expand the possibilities? to vary the properties? depending on the application needs.

Purtroppo, la necessit? di ottenere un materiale termoretraibile richiede composizioni chimiche che vanno nella direzione opposta rispetto a quella di ottenere un polimero biodegradabile: ? esperienza comune che pi? un materiale ? biodegradabile, meno ? possibile produrlo sotto forma di una pellicola che possa essere estesa significativamente prima di giungere allo snervamento e alla rottura. Spesso, tali materiali devono essere miscelati con altri, sovente riducendone la biodegradabilit?, come ? appunto il caso del PLA sopra menzionato. Analoghe difficolt? si riscontrano in altre applicazioni, che non coinvolgono la biodegradabilit?, in cui l?utilizzo dei copolimeri ? limitato in quanto non si riescono ad ottenere tutte le prestazioni termomeccaniche desiderate. Sono, infatti, molteplici i casi in cui vengono richieste caratteristiche in qualche modo in contrasto tra di loro, come ad esempio per i pneumatici (aderenza e durabilit?) o i tappi delle bottiglie in plastica (chiusura ermetica, ma reversibile). Unfortunately, the need? to obtain a shrinkable material requires chemical compositions that go in the opposite direction to that of obtaining a biodegradable polymer:? common experience that more? a material? biodegradable, less? It can be produced in the form of a film that can be significantly stretched before yielding and breaking. Often, these materials must be mixed with others, often reducing their biodegradability. How? precisely the case of the PLA mentioned above. Similar difficulties? are found in other applications, which do not involve biodegradability, in which the use of copolymers? limited as it is not possible to obtain all the desired thermo-mechanical performances. In fact, there are many cases in which somehow contrasting characteristics are required, such as for tires (grip and durability) or plastic bottle caps (hermetic, but reversible).

Queste limitazioni possono essere superate, sfruttando una scoperta interessante degli ultimi anni: il cosiddetto effetto di ?confinamento? delle propriet? delle macromolecole, che si verifica quando una macromolecola si trova vicina a un'interfaccia fra due materiali. In questo caso infatti, il suo comportamento a livello di conformazione e dinamica molecolare risulta perturbato rispetto alla situazione lontano dall?interfaccia, cio? nella massa o `bulk` e conseguentemente risultano perturbate le propriet? termomeccaniche del materiale, come ad esempio la Tg, rispetto ai valori nella massa (Keddie, J.L., Jones, R.A.L., Cory, R.A., Europhys. Lett., 1994, 27, 59). Ad esempio, le macromolecole di un materiale rigido nella zona di interfaccia con l'aria tenderanno ad avere maggiore mobilit? e facilit? allo scorrimento, comportando quindi valori di Tg pi? bassi di quelli che si misurano nella massa. La fig. 1 mostra un esempio della variazione della Tg in funzione della distanza dall'interfaccia fra polimetacrilato di n-butile (cedevole) e polistirene (rigido) e illustra chiaramente quanto appena esposto. In modo analogo si comportano le altre propriet? chimico-fisiche del polimero, generando di conseguenza diverse propriet? termo-meccaniche. These limitations can be overcome by exploiting an interesting discovery in recent years: the so-called? Confinement? Effect. of the properties of macromolecules, which occurs when a macromolecule is located close to an interface between two materials. In this case, in fact, its behavior at the level of conformation and molecular dynamics is perturbed with respect to the situation far from the interface, that is? in the mass or `bulk` and consequently the properties are perturbed? thermomechanics of the material, such as for example the Tg, with respect to the values in the mass (Keddie, J.L., Jones, R.A.L., Cory, R.A., Europhys. Lett., 1994, 27, 59). For example, the macromolecules of a rigid material in the area of interface with the air will tend to have greater mobility? and ease? to the slip, thus resulting in values of Tg pi? lower than those measured in mass. Fig. 1 shows an example of the variation of Tg as a function of the distance from the interface between n-butyl polymethacrylate (yielding) and polystyrene (rigid) and clearly illustrates the above. Do the other properties behave in the same way? chemical-physical properties of the polymer, consequently generating different properties? thermo-mechanical.

Nel caso dei materiali per alimenti preso qui ad esempio, la presente invenzione sfrutta questo fenomeno per coniugare una buona od ottima biodegradabilit? con propriet? di elasticit? e cedevolezza ottimali o, pi? in generale, per realizzare materiali polimerici con propriet? diverse, migliorate, rispetto a quelli attualmente disponibili, che sono basati sulla diversa composizione chimica (copolimeri). Questo viene ottenuto sommando, all?effetto della composizione chimica, l?effetto di ?confinamento?, di origine puramente fisica e dunque indipendente dalla composizione chimica, per definire le caratteristiche applicative definitive del materiale. In questo modo la presente invenzione consente di proporre una struttura di polimero, che superi gli inconvenienti menzionati e che consenta, invece, di avere un materiale che coniughi in maniera ottimale propriet? diverse, per esempio che risulti cedevole ed estensibile in pellicola e che, nel contempo, presenti una biodegradabilit? elevata, non avendo necessit? di un compromesso, ma spingendo al massimo entrambe le propriet?. Analogamente, si pu? pensare di coniugare l?adesione con la durabilit? di uno pneumatico o la tenuta di una chiusura con la sua ripetibilit?. In the case of materials for food taken as an example here, the present invention exploits this phenomenon to combine good or excellent biodegradability. with ownership of elasticity? and optimal compliance or, more? in general, to make polymeric materials with properties? different, improved, compared to those currently available, which are based on the different chemical composition (copolymers). This is obtained by adding, to the effect of the chemical composition, the? Confinement? Effect, of purely physical origin and therefore independent of the chemical composition, to define the definitive application characteristics of the material. In this way, the present invention makes it possible to propose a polymer structure which overcomes the aforementioned drawbacks and which, on the other hand, allows to have a material which combines properties in an optimal manner. different, for example that it is yieldable and extensible in film and that, at the same time, presents a biodegradability? high, having no need? of a compromise, but pushing both properties to the maximum. Similarly, you can? think of combining adhesion with durability? of a tire or the sealing of a closure with its repeatability.

Questo scopo, in base a un primo aspetto, viene raggiunto attraverso un processo per la preparazione di materiali polimerici, a partire da un (co-)polimero A e da un (co-)polimero B, i due materiali possedendo propriet? chimico-fisiche differenti, miscelandoli ed estrudendoli, caratterizzato da ci? che i polimeri vengono aggiunti come nanoparticelle, che il polimero A viene inserito in un miscelatore come dispersione acquosa e il polimero B come dispersione acquosa e da ci? che la dispersione ottenuta viene sottoposta ad agitazione sufficientemente vigorosa da dare luogo a processi di aggregazione e rottura che portano alla formazione di aggregati, dalle dimensioni variabili dalle decine di micron ai millimetri, in cui le nanoparticlle sopramenzionate sono ripartite. Si noti che, se necessario, o comunque ritenuto conveniente, questo processo di aggregazione pu? essere facilitato attraverso l?aggiunta di sostanze (per esempio elettroliti) che, schermando le cariche elettrostatiche delle nanoparticelle, le destabilizzino, facilitandone l?aggregazione. This purpose, on the basis of a first aspect, is achieved through a process for the preparation of polymeric materials, starting from a (co-) polymer A and a (co-) polymer B, the two materials possessing properties? different physicochemicals, mixing them and extruding them, characterized by what? that the polymers are added as nanoparticles, that the polymer A is inserted in a mixer as aqueous dispersion and the polymer B as aqueous dispersion and from there? that the obtained dispersion is subjected to sufficiently vigorous agitation to give rise to aggregation and rupture processes which lead to the formation of aggregates, ranging in size from tens of microns to millimeters, into which the aforementioned nanoparticles are divided. Note that, if necessary, or in any case considered convenient, this aggregation process can? be facilitated through the addition of substances (for example electrolytes) which, by shielding the electrostatic charges of the nanoparticles, destabilize them, facilitating their aggregation.

In base a un secondo aspetto, la presente invenzione si riferisce a un Materiale plastico, composto da due polimeri A e B, aventi propriet? chimico-fisiche differenti, caratterizzato da ci? che ? formato da una dispersione di nanoparticelle di A in una matrice di B. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell?invenzione. On the basis of a second aspect, the present invention refers to a plastic material, composed of two polymers A and B, having properties? different physicochemicals, characterized by what? that ? formed by a dispersion of nanoparticles of A in a matrix of B. The subordinate claims describe preferential features of the invention.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali: Further characteristics and advantages of the invention are however better evident from the following detailed description of a preferred embodiment, given purely by way of non-limiting example and illustrated in the attached drawings, in which:

fig. 1 ? un diagramma che mostra la variazione della Tg in funzione della distanza dall'interfaccia fra polimetacrilato di n-butile e polistirene; fig. 2 ? un diagramma che illustra la variazione della differenza di temperatura di transizione vetrosa relativa in funzione dello spessore dell'involucro in un sistema ?core ? shell? (nucleo-guscio), costituito da polimetracrilato di n-butile (guscio) e polistirene (nucleo), ottenuto per polimerizzazione in emulsione e poi semplicemente precipitato e filmato, ma non utilizzando le condizioni definite secondo la presente invenzione; fig. 1? a diagram showing the variation of Tg as a function of the distance from the interface between n-butyl polymethacrylate and polystyrene; fig. 2 ? a diagram illustrating the variation of the relative glass transition temperature difference as a function of the thickness of the shell in a? core? shell? (core-shell), consisting of n-butyl polymetrhacrylate (shell) and polystyrene (core), obtained by polymerization in emulsion and then simply precipitated and filmed, but not using the conditions defined according to the present invention;

fig. 3 ? uno schema a blocchi che illustra il procedimento secondo la presente invenzione; e fig. 3? a block diagram illustrating the process according to the present invention; And

fig. 4 ? una microfotografia per microscopia elettronica a scansione che rappresenta i sopramenzionati aggregati di un materiale ottenuto secondo la presente invenzione. fig. 4? a micrograph for scanning electron microscopy representing the aforementioned aggregates of a material obtained according to the present invention.

Con riferimento alla possibilit? di realizzare pellicole polimeriche per alimenti, che abbiano propriet? termo-meccaniche confrontabili a quelle attualmente disponibili sul mercato, ma che in pi? siano biodegradabili e originino da materie prime rinnovabili, la presente invenzione consiste nel separare le propriet? termo-meccaniche -da regolare in base all?effetto di confinamento con una metodica totalmente fisica, cio? attraverso l?introduzione di opportune interfacce con materiali diversi - dalla biodegradabilit? e rinnovabilit? delle materie prime - da regolare per via totalmente e puramente chimica, cio? attraverso un?opportuna scelta dei monomeri. With reference to the possibility? to make polymeric films for food, which have properties? thermo-mechanical comparable to those currently available on the market, but what more? are biodegradable and originate from renewable raw materials, the present invention consists in separating the properties? thermo-mechanical -to be adjusted according to the confinement effect with a totally physical method, that is? through the introduction of appropriate interfaces with different materials - from biodegradability? and renewability of raw materials - to be regulated by a totally and purely chemical way, that is? through an appropriate choice of monomers.

E? fondamentale osservare che tale effetto di confinamento si presenta solo nelle immediate vicinanze dell?interfaccia, che, sulla base delle evidenze in letteratura, ? quantificabile tra le decine e le centinaia di nanometri. Attualmente, questo effetto viene sfruttato industrialmente solo per pellicole (film) ultrafini a contatto con l'aria. Questo fenomeno ? dovuto al fatto che la presenza di un?interfaccia con un altro materiale, pi? o meno cedevole, cio? il ?confinamento?, altera la configurazione spaziale e il comportamento dinamico delle macromolecole e, conseguentemente, ne modifica anche le caratteristiche chimico-fisiche, comprese le propriet? termomeccaniche. E? fondamentale osservare che l?effetto di ?confinamento? agisce in modo analogo, ma del tutto indipendente, dalla composizione chimica nel definire le caratteristiche termo-meccaniche del polimero. A questo punto disponiamo di due `leve`, tra loro indipendenti, per influenzare la conformazione e la dinamica delle macromolecole e dunque le propriet? termomeccaniche del materiale corrispondente: la composizione chimica delle macromolecole e la presenza di un?interfaccia, cio? il ?confinamento?. Concetto alla base di questa invenzione ? proprio quello di sfruttare tali leve indipendenti, per produrre una nuova famiglia di materiali polimerici e compositi, che, combinando la composizione chimica e l?effetto di ?confinamento?, raggiungano caratteristiche applicative anche fra di loro contrastanti, come quelle sopra menzionate. AND? It is essential to observe that this confinement effect occurs only in the immediate vicinity of the interface, which, on the basis of the evidence in the literature, quantifiable between tens and hundreds of nanometers. Currently, this effect is exploited industrially only for ultra-fine films (films) in contact with air. This phenomenon ? due to the fact that the presence of an interface with another material, more? or less yielding, that is? the? confinement ?, alters the spatial configuration and the dynamic behavior of the macromolecules and, consequently, also modifies the chemical-physical characteristics, including the properties? thermomechanical. AND? It is essential to observe that the? confinement? it acts in a similar way, but completely independent of the chemical composition, in defining the thermo-mechanical characteristics of the polymer. At this point we have two independent `levers` to influence the conformation and the dynamics of the macromolecules and therefore the properties? thermomechanics of the corresponding material: the chemical composition of the macromolecules and the presence of an interface, that is? the? confinement ?. Concept behind this invention? precisely that of exploiting these independent levers, to produce a new family of polymeric and composite materials, which, by combining the chemical composition and the? confinement effect ?, reach application characteristics that are also contrasting with each other, such as those mentioned above.

Come si ? appena visto, la presente invenzione insegna a produrre un materiale polimerico, composto da due (co-)polimeri (sintetici o naturali con eventuale aggiunta di materiali inorganici) A e B, disperdendo nanoparticelle del materiale A in una matrice polimerica di materiale B, isolando ogni particella di A dalle altre particelle di A, in un insieme di particelle di B vicine e avendo distanze fra due diverse particelle di A inferiori a un certo valore limite, cos? da avere il maggior numero possibile di particelle di entrambi i polimeri in `condizioni di interfaccia`, cio? con propriet? chimico-fisiche dominate dall?effetto di ?confinamento? sopra descritto e dunque diverse da quelle che si riscontrano nella massa del materiale. Ci? fa s? che le propriet? fisiche siano il pi? possibile uniformi in tutto il materiale ottenuto. Ad esempio, nel caso di materiali biodegradabili, si cerca di annegare un materiale A, avente Tg pi? elevata, in un materiale B, avente Tg pi? bassa, cos? da ottenere una Tg simile a quella di B, ma con propriet? di biodegradabilit? simili a quelle di A (o, se ritenuto conveniente, il contrario). In questo modo, si ottiene un materiale a elevata biodegradabilit?, che presenta contemporaneamente una cedevolezza ottimale. Per esempio, in questo modo ? possibile produrre una pellicola termoretraibile, come quella che si usa in cucina per proteggere i cibi dall'ambiente esterno, per tenerli, per esempio, in frigorifero, con un elevato grado di biodegradabilit?. Per questo scopo, le particelle di A e quelle di B devono essere miscelate molto intimamente, onde evitare la creazione di zone sufficientemente ampie di uno dei due materiali in cui lo stesso sia sufficientemente lontano dall?interfaccia con l?altro materiale da non risentire dell?effetto di confinamento o da risentirne in modo insufficiente agli scopi prefissati. Ci? significa che le zone occupate da ciascun singolo materiale (in gergo definite anche occlusioni) non devono avere dimensioni superiori a quelle a cui si manifesta l?effetto di confinamento dell?interfaccia. How to ? just seen, the present invention teaches how to produce a polymeric material, composed of two (co-) polymers (synthetic or natural with the possible addition of inorganic materials) A and B, by dispersing nanoparticles of material A in a polymeric matrix of material B, isolating each particle of A from the other particles of A, in a set of neighboring particles of B and having distances between two different particles of A less than a certain limit value, so? to have the greatest possible number of particles of both polymers in `interface conditions`, that is? with ownership physico-chemical dominated by the? confinement? described above and therefore different from those found in the mass of the material. There? does s? that the properties? physical are the most? possible uniformity in all the material obtained. For example, in the case of biodegradable materials, an attempt is made to drown a material A, having Tg pi? high, in a material B, having Tg pi? low, so? to obtain a Tg similar to that of B, but with properties? of biodegradability? similar to those of A (or, if deemed convenient, the opposite). In this way, a highly biodegradable material is obtained, which at the same time has an optimal compliance. For example, like this? It is possible to produce a shrink film, such as that used in the kitchen to protect food from the external environment, to keep it, for example, in the refrigerator, with a high degree of biodegradability. For this purpose, the particles of A and those of B must be mixed very intimately, in order to avoid the creation of sufficiently large areas of one of the two materials in which it is sufficiently far from the interface with the other material not to be affected by the ? effect of confinement or to be affected insufficiently for the intended purposes. There? it means that the zones occupied by each single material (also called occlusions in the jargon) must not have dimensions greater than those at which the interface confinement effect occurs.

Questo risultato ? ben confermato dal grafico di fig. 2, che mostra l'inefficacia di una diversa distribuzione delle molecole di A e B rispetto alla soluzione inventiva, dato che non si riesce ad avere una Tg uniforme nella massa del prodotto. Si vede infatti che nel materiale persistono due Tg separate, una legata al nucleo e l?altra al guscio delle nanoparticelle. All'aumentare dello spessore del guscio di poli n-butilmetacrilato che riveste un nucleo di polistirene, si ha una diminuzione netta della Tg legata al guscio. In questo caso, configurazione e dinamica delle macromolecole sono definite dall?effetto ?confinamento? e dunque la Tg varia al variare dello spessore del guscio di n-butilmetacrilato. Al contrario (linea superiore), lo spessore del nucleo di polistirene ? troppo alto (cio? 200 nm) perch? il rivestimento di poli n-butilmetacrilato possa perturbarne la Tg e si comporta come il polistirene nella massa, cio? con Tg pari a circa 101 ?C. This result? well confirmed by the graph of fig. 2, which shows the ineffectiveness of a different distribution of the molecules of A and B with respect to the inventive solution, since it is not possible to have a uniform Tg in the mass of the product. In fact, it can be seen that two separate Tgs persist in the material, one bound to the nucleus and the other to the shell of the nanoparticles. As the thickness of the poly n-butyl methacrylate shell that covers a polystyrene core increases, there is a net decrease in the Tg bound to the shell. In this case, the configuration and dynamics of the macromolecules are defined by the? Confinement? Effect. and therefore the Tg varies as the thickness of the n-butylmethacrylate shell varies. Conversely (top line), the thickness of the polystyrene core? too high (ie? 200 nm) why? the coating of poly n-butylmethacrylate can perturb the Tg and behave like polystyrene in the mass, that is? with a Tg of about 101? C.

Alla luce di quanto appena esposto, si ? dedotto che ? necessario che la distanza fra una particella di A e l'altra particella di A pi? vicina non sia superiore a 300 nm, preferibilmente a 250 nm, nel modo pi? preferibile a 100 nm. In questo modo, l'effetto di confinamento pu? esprimersi nel modo pi? compiuto e modificare le propriet? termo-meccaniche del materiale rispetto ai corrispondenti valori nella massa o 'bulk'. Nel caso preso ad esempio delle pellicole polimeriche per alimenti, ci? significa conferire le propriet? di stirabilit? desiderate, pur senza condizionare negativamente la biodegradabilit? del materiale, dato che quasi tutte le particelle sono all'interfaccia o sufficientemente vicine a essa, tanto da risentire dell'effetto di confinamento. In light of the above, yes? deduced that? it is necessary that the distance between a particle of A and the other particle of A pi? near is not greater than 300 nm, preferably at 250 nm, in the most? preferable to 100 nm. In this way, the confinement effect can? express yourself in the most? accomplished and change the properties? thermo-mechanical properties of the material with respect to the corresponding values in the mass or 'bulk'. In the case taken for example of polymeric films for food, there? does it mean bestowing properties? ironability desired, even without negatively affecting biodegradability? of the material, since almost all the particles are at the interface or sufficiently close to it, so as to be affected by the confinement effect.

Esempi di materiali di matrice (B) possono essere: poliammide 6.6, poliammide 6, resine acetaliche, polietilene, polipropilene, poliuretano, politetrafluoroetilene, acido polilattico, o biopolimeri naturali, come ad esempio amido e lignina. Esempi di materiali da annegare (A) possono essere, oltre ai precedenti: polibenimidazolo, polifenilsolfone, polieterchetone, polifenilensolfuro, polieterimmide, polietilentereftalato, polistirene, poliacrilonitrile, policarbonato, cloruro di polivinile, poli-1-butene, ossido di polietilene, polimetilmetacrilato, polibutilentereftalato, poli-n-butilmetacrilato. Examples of matrix materials (B) can be: polyamide 6.6, polyamide 6, acetal resins, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polylactic acid, or natural biopolymers, such as for example starch and lignin. Examples of materials to be embedded (A) can be, in addition to the previous ones: polybenimidazole, polyphenylsulfone, polyetherketone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyethylene terephthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, polycarbonate, polyvinyl chloride, poly-1-butene, polyethylene ethylene oxide, polymethyl methacrylate , poly-n-butyl methacrylate.

In ogni caso, per la presente invenzione si potranno utilizzare omopolimeri e copolimeri, lineari o ramificati, eventualmente reticolati, oltre a polimeri naturali (eg, lignina e amido) e materiali inorganici (eg, silice e allumina): da ci? si vede quanto ampia possa essere la gamma potenziale di questi nuovi materiali. In any case, homopolymers and copolymers, linear or branched, possibly cross-linked, as well as natural polymers (eg, lignin and starch) and inorganic materials (eg, silica and alumina) can be used for the present invention: from this? you can see how broad the potential range of these new materials can be.

Si ribadisce che, per quanto attraente per lo sviluppo della societ? attuale, la presente invenzione non ? limitata a conferire al materiale finale il carattere di biodegradabilit?, o ad alterarne le caratteristiche legate alla Tg, come ad esempio la cedevolezza. Essa si riferisce a modificare (migliorare) le propriet? chimico-fisiche e, conseguentemente, le propriet? termomeccaniche, esattamente come oggi fatto attraverso la copolimerizzazione, cio? modificando la composizione chimica delle macromolecole, ma sfruttando il fenomeno del confinamento delle macromolecole sopra menzionato e, dunque, attraverso un principio esclusivamente fisico che si somma a quello legato alla composizione chimica. It reiterates that, however attractive for the development of society? current, the present invention is not? limited to giving the final material the character of biodegradability, or to altering its characteristics linked to Tg, such as compliance. Does it refer to changing (improving) properties? chemical-physical and, consequently, the properties? thermomechanical, exactly as done today through copolymerization, that is? modifying the chemical composition of the macromolecules, but exploiting the phenomenon of the confinement of the macromolecules mentioned above and, therefore, through an exclusively physical principle that is added to that linked to the chemical composition.

Nel seguito, verr? descritto il processo di preparazione del materiale plastico, secondo la presente invenzione. In the following, will come? described the process of preparation of the plastic material, according to the present invention.

Il materiale secondo la presente invenzione, deve essere preparato in maniera opportuna, per ottenere la distribuzione spaziale desiderata. Non ? intuitivo per il tecnico del ramo ottenere questa distribuzione con le vie di sintesi oggi pi? comunemente diffuse. The material according to the present invention must be suitably prepared to obtain the desired spatial distribution. Do not ? intuitive for the skilled in the art to obtain this distribution with the ways of synthesis today more? commonly spread.

Fra tutte quelle note, quella che appare pi? vicina ? il procedimento di estrusione dei due componenti polimerici. Normalmente, i due materiali polimerici vengono fusi insieme e fatti passare da una filiera di estrusione, raffreddando la massa e ottenendo degli spaghetti di materiale composito. Tuttavia, un processo di questo tipo comporta temperature di lavorazione tali da danneggiare -e spesso degradare irrimediabilmente- i principali materiali biodegradabili. In secondo luogo, non ? assolutamente possibile che le particelle di A si anneghino nella matrice di B con le distanze desiderate (< 300 nm, preferibilmente < 250 nm, nel modo massimamente preferito < 100 nm). Of all those notes, the one that appears most? close? the process of extrusion of the two polymeric components. Normally, the two polymeric materials are fused together and passed through an extrusion die, cooling the mass and obtaining spaghetti of composite material. However, a process of this type involves processing temperatures such as to damage - and often irreparably degrade - the main biodegradable materials. Second, don't you? It is absolutely possible that the particles of A will drown in the matrix of B with the desired distances (<300 nm, preferably <250 nm, most preferably <100 nm).

Il presente inventore ha messo, cos?, a punto un processo cosiddetto di `estrusione a freddo`, che permette di realizzare una dispersione sufficientemente intima dei materiali, cio? tale da rispettare le distanze massime sopra menzionate, affinch? le propriet? dell?intero materiale vengano definite dall?effetto di confinamento e non corrispondano dunque alle propriet? standard, cio? quelle corrispondenti alla massa non perturbata dall?interfaccia ? bulk- dei materiali stessi. The present inventor has thus perfected a so-called `cold extrusion 'process, which allows to achieve a sufficiently intimate dispersion of the materials, that is to say? such as to respect the maximum distances mentioned above, so that? the properties of the entire material are defined by the confinement effect and therefore do not correspond to the properties? standard, that is? those corresponding to the mass not perturbed by the interface? bulk- of the materials themselves.

Facendo riferimento alla fig. 3, una dispersione acquosa di A e una dispersione acquosa di B vengono alimentate in un miscelatore 1, le particelle essendo nanoparticelle, con diametro medio di particella dell'ordine dei 100 nm. Il miscelatore 1 pu? essere, per esempio, un miscelatore per uso alimentare, come quelli utilizzati per la produzione industriale di emulsioni alimentari, per esempio della maionese, che consentono un'agitazione molto energica. Nel miscelatore 1 si ha cos? una dispersione acquosa dei due polimeri. Si attiva l'agitazione all'interno del miscelatore 1, facendo in modo di avere un'agitazione molto vigorosa, con un'azione di taglio che porta all'aggregazione delle particelle dei due materiali. Questo modusi operandi ? simile a quello utilizzato nella domanda di brevetto US2015/0291760, in un contesto completamente differente, quale quello dei materiali macroporosi e il suo utilizzo per ottenere l'effetto di confinamento non ? in alcun modo desumibile dalla suddetta domanda. La dispersione delle nanoparticelle dei due polimeri viene cio? destabilizzata, provocando l?aggregazione delle stesse in granuli (con dimensioni che variano dalle decine di micron ai millimetri), attraverso agitazione. Se necessario, si pu? facilitare il processo di aggregazione attraverso l?aggiunta di opportune sostanze (per esempio, elettroliti) che, schermando le cariche elettrostatiche delle nanoparticelle, le destabilizzano provocandone l?aggregazione. Una pompa 2 preleva aria da un'entrata 3 e la dispersione dei due materiali dalla conduttura 4 in uscita dal miscelatore 1 e spinge il tutto in un condotto 5, che, a sua volta, alimenta un microcanale 6. Preferibilmente, detto microcanale 6 presenta un diametro di pochi ?m e un andamento a zig-zag, con angoli di circa 90?. Questi angoli favoriscono l?insorgenza di forti turbolenze, con lo sviluppo di forze di taglio tali da portare all'aggregazione e alla formazione dei granuli sopra menzionati. Il materiale passa con una spinta ad alta pressione attraverso il microcanale 6 ed esce dalla conduttura 7, sotto forma di spaghetti di gel. Cio? porta all?aggregazione delle nanoparticelle in aggregati di dimensioni variabili, da decine a migliaia di micron, in cui sono disperse in modo sostanzialmente statistico le nanoparticelle di entrambi i materiali di partenza. La superficie di questi spaghetti si presenta al microscopio elettronico a scansione come si vede nella fig. 4. Si ha, dunque, un processo di aggregazione che porta a un risultato simile a quello dell?estrusione e viene pertanto indicata nel presente brevetto come `estrusione a freddo`, avvenendo a temperatura ambiente e senza coinvolgere parti meccaniche di mescolamento in movimento. Referring to fig. 3, an aqueous dispersion of A and an aqueous dispersion of B are fed into a mixer 1, the particles being nanoparticles, with an average particle diameter of the order of 100 nm. The mixer 1 can? be, for example, a mixer for food use, such as those used for the industrial production of food emulsions, for example of mayonnaise, which allow a very energetic stirring. In mixer 1 we have cos? an aqueous dispersion of the two polymers. The agitation is activated inside the mixer 1, causing a very vigorous agitation, with a cutting action that leads to the aggregation of the particles of the two materials. This modus operandi? similar to that used in patent application US2015 / 0291760, in a completely different context, such as that of macroporous materials and its use to obtain the non-confining effect? in any way inferable from the aforementioned question. The dispersion of the nanoparticles of the two polymers is that? destabilized, causing them to aggregate into granules (with dimensions ranging from tens of microns to millimeters), through agitation. If necessary, you can? facilitate the aggregation process through the addition of suitable substances (for example, electrolytes) which, by shielding the electrostatic charges of the nanoparticles, destabilize them causing them to aggregate. A pump 2 draws air from an inlet 3 and the dispersion of the two materials from the duct 4 exiting the mixer 1 and pushes everything into a duct 5, which, in turn, feeds a microchannel 6. Preferably, said microchannel 6 has a diameter of a few? m and a zig-zag pattern, with angles of about 90 ?. These angles favor the onset of strong turbulence, with the development of shear forces such as to lead to the aggregation and formation of the above mentioned granules. The material passes with a high pressure thrust through the microchannel 6 and exits from the duct 7, in the form of gel spaghetti. That is? leads to the aggregation of the nanoparticles in aggregates of variable size, from tens to thousands of microns, in which the nanoparticles of both starting materials are dispersed in a substantially statistical way. The surface of these spaghetti is presented under the scanning electron microscope as seen in fig. 4. There is, therefore, an aggregation process that leads to a result similar to that of extrusion and is therefore indicated in the present patent as `cold extrusion ', taking place at room temperature and without involving moving mechanical mixing parts.

Al contrario dell?estrusione tradizionale, in questo modo ? possibile definire il livello di dispersione di un polimero nell?altro, controllando le dimensioni delle nanoparticelle nelle dispersioni iniziali. In particolare, ? possibile ottenere che il materiale finale presenti distanze fra le particelle di A e fra quelle di B, e quindi spessori di interfaccia, che rientrino nei valori massimi sopra riportati. Inoltre il materiale non viene sottoposto a nessun riscaldamento sostanziale, l'estrusione avvenendo a temperatura ambiente, cos? da non subire danno alcuno. Il mescolamento avviene, infatti, in modo spontaneo tra due dispersioni acquose di nanoparticelle, cio? per effetto entropico, diversamente dalla estrusione tradizionale in cui lo stesso avviene in fase fusa e realizzato attraverso una grande energia di mescolamento. Unlike traditional extrusion, in this way? It is possible to define the dispersion level of one polymer in the other, by controlling the size of the nanoparticles in the initial dispersions. In particular, ? It is possible to obtain that the final material has distances between the particles of A and between those of B, and therefore interface thicknesses, which fall within the maximum values indicated above. Furthermore, the material is not subjected to any substantial heating, the extrusion taking place at room temperature, so? not to suffer any damage. The mixing takes place, in fact, spontaneously between two aqueous dispersions of nanoparticles, that is? by entropic effect, unlike traditional extrusion in which the same occurs in the melted phase and achieved through a large mixing energy.

Si ottiene, cos?, un materiale composito, che, nel caso dell?esempio delle pellicole per alimenti, presenta propriet? di estensione e di cedevolezza pari a quelle dei materiali attualmente pi? comunemente utilizzati, ma con una composizione chimica che consenta biodegradabilit? e rinnovabilit?, con evidenti vantaggi ecologici: una nuova classe di materiali polimerici, in cui la maggior parte del polimero si trovi in condizioni di interfaccia e pertanto le corrispondenti propriet? termo-meccaniche siano governate dall?effetto di ?confinamento?. In this way, a composite material is obtained which, in the case of the example of films for foodstuffs, has properties? of extension and compliance equal to those of the materials currently pi? commonly used, but with a chemical composition that allows biodegradability? and renewability, with evident ecological advantages: a new class of polymeric materials, in which most of the polymer is in interface conditions and therefore the corresponding properties? thermo-mechanical are governed by the? confinement? effect.

Si possono cos? ottenere buste per la spesa in foglio sottile, pellicole per uso alimentare e altri prodotti simili. Can you do so? obtain thin-sheet shopping bags, food grade film and other similar products.

Naturalmente, il processo pu? essere utilizzato anche per altri materiali compositi, in cui, come gi? precedentemente indicato, si vogliano ottimizzare altre caratteristiche applicative del prodotto finale. Si possono cio? ottenere materiali con propriet? chimico-fisiche diverse (spesso migliori o, comunque, modulabili a seconda delle necessit?) di quelle dei polimeri iniziali, utilizzando oltre alla composizione chimica del sistema, come avviene nei processi di copolimerizzazione, anche l?effetto del confinamento, di origine puramente fisica, realizzando materiali compositi costituiti non da ?bulk?, ma da solo materiale di interfaccia, proprio come quelli ottenuti attraverso il processo cosiddetto di ?estrusione a freddo? che fa parte della presente invenzione. Of course, the process can? also be used for other composite materials, in which, as already? previously indicated, we want to optimize other application characteristics of the final product. Can this be done? obtain materials with properties? different chemical-physical (often better or, in any case, modulable according to the needs) of those of the initial polymers, using in addition to the chemical composition of the system, as occurs in copolymerization processes, also the effect of confinement, of purely physical origin , realizing composite materials consisting not of? bulk?, but of interface material alone, just like those obtained through the so-called? cold extrusion? which is part of the present invention.

La presente invenzione risolve brillantemente i problemi suesposti, formulando un processo semplice, economico ed efficace per la produzione di un materiale a oggi del tutto sconosciuto, che permette di separare caratteristiche legate alla natura chimica dalle principali propriet? fisiche e meccaniche. The present invention brilliantly solves the aforementioned problems by formulating a simple, economical and effective process for the production of a completely unknown material, which allows to separate characteristics linked to the chemical nature from the main properties. physical and mechanical.

In sostanza, le propriet? termo-meccaniche vengono regolate dall'effetto -fisico- di confinamento, mentre la biodegradabilit? (o altra propriet? applicativa di interesse, anche nuovamente di tipo termo-meccanico) viene regolata dalla composizione -chimica- delle macromolecole. Basically, the properties? thermo-mechanical are regulated by the -physical- effect of confinement, while biodegradability? (or other applicative property of interest, even again of the thermo-mechanical type) is regulated by the -chemical- composition of the macromolecules.

Questi materiali presentano propriet? termo-meccaniche uniformi nella massa, coprendone un ampio intervallo, quale mai dimostrato precedentemente in letteratura. These materials have properties? thermo-mechanical uniform in the mass, covering a wide range, such as never previously demonstrated in the literature.

Quando applicata al caso delle pellicole per alimenti, la presente invenzione ha come scopo principale, come ? stato esposto in quanto precede, quello di coniugare estensibilit? e cedevolezza con biodegradabilit?. Essa non ? comunque limitata a questa applicazione particolare, potendo comunque coniugare fra loro propriet? fisiche e chimiche di ogni tipo, dopo aver separato le prime dalle seconde. When applied to the case of food films, the present invention has as its main purpose, how? was exposed in the foregoing, that of combining extensibility? and compliance with biodegradability. It doesn't? however limited to this particular application, being able to combine properties with each other. physical and chemical of all kinds, after having separated the former from the latter.

Si ribadisce che l?invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione relativa alla biodegradabilit?, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa-per quanto di straordinario interesse attuale-di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall?ambito di protezione dell?invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono. It is reiterated that the invention must not be considered limited to the particular provision relating to biodegradability, which constitutes only an exemplary embodiment - although of extraordinary current interest - of it, but that different variants are possible, all within the reach of a technician of the branch, without thereby departing from the protection scope of the invention itself, as defined by the following claims.

ELENCO DEI CARATTERI DI RIFERIMENTO LIST OF REFERENCE CHARACTERS

1 Miscelatore 1 mixer

2 Pompa 2 Pump

3 Condotto (di 2) 3 Conduit (of 2)

4 Condotto (di 1) 4 Duct (of 1)

5 Condotto (di 2) 5 Conduit (of 2)

6 Microcanali 6 Microchannels

7 Condotto (di 6) 7 Conduit (of 6)

Claims

CLAIMS 1) Process for the preparation of polymeric materials, starting from a (co-) polymer A and a (co-) polymer B, the two materials possessing properties? different physicochemicals, mixing them and extruding them, characterized by what? that the polymers are added as nanoparticles, that the (co-) polymer A is placed in a mixer as an aqueous suspension and the (co-) polymer B as an aqueous dispersion and from there? that the obtained dispersion is subjected to sufficiently vigorous agitation to give rise to phenomena of aggregation and rupture, which lead to the formation of aggregates or granules, ranging in size from tens of microns to millimeters, into which the aforementioned nanoparticles are divided.

2) Process as in 1), characterized by ci? which involves the addition of suitable substances (for example, electrolytes) which, by shielding the electrostatic charges of the nanoparticles, destabilize them, causing them to aggregate.

3) Process as in 1) or in 2), characterized by ci? that said (co-) polymers A and B are synthetic or natural with the possible addition of inorganic materials.

4) Process as in any of the preceding claims, characterized by that? that said material A has a different Tg than material B.

5) Process as in any one of claims 1) to 4), characterized by that? that said mixing takes place in a mixer of the type for food use or in any case an apparatus, often referred to in jargon as a micro-fluidizer, capable of providing conditions of high turbulence characterized by strong shear stresses.

6) Process as in any of the preceding claims, characterized by that? which also includes a pump (2) that takes air from an inlet (3) and takes the dispersion of the two materials from the duct (4) exiting the mixer (1) and pushes everything into a duct (5), which, in turn, it feeds a microchannel (6) through which the material passes with a high pressure thrust and exits from a pipe (7) in the form of gel spaghetti.

7) Process as in 6), characterized by ci? that said microchannel 6 has a diameter of a few? m and a zig-zag pattern, with angles of about 90 ?.

8) Process as in any of the preceding claims, characterized by that? that said extrusion takes place at room temperature.

9) Plastic material, composed of two (co-) polymers A and B, having properties? different physicochemicals, characterized by what? that ? formed by a dispersion of nanoparticles of A in a matrix of B.

10) Plastic material as in 9), characterized by there? that said (co-) polymers A and B are synthetic or natural with the possible addition of inorganic materials.

11) Plastic material as in 9) or 10), characterized by what? that said material A has a Tg pi? high compared to material B.

12) Plastic material as in any one of claims 9) to 11), characterized by that? that the distance between a particle of A and another nearby particle of A is not? above 300 nm.

13) Plastic material as in 12), characterized by what? that the distance between a particle of A and another nearby particle of A is not? above 250 nm.

14) Plastic material as in 12) or in 13), characterized by ci? that the distance between a particle of A and another nearby particle of A is not? above 100 nm.

15) Plastic material as in any one of claims 9) to 14), characterized by that? that said matrix material (B) is selected from the group consisting of: polyamide 6.6, polyamide 6, acetal resins, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polylactic acid, natural biopolymers, such as starch and lignin, or inorganic materials, such as silica or titania.

16) Plastic material as in any one of claims 9) to 15), characterized in that? that said material to be drowned (A) is selected from the group consisting of: polybenimidazole, polyphenylsulfone, polyetherketone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyethylene terephthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, polycarbonate, polyvinyl chloride, poly-1-butene, polyethylene methylene oxide, polymethyl methacrylate , poly-nbutyl methacrylate, or inorganic materials, such as silica or titania.