Materiali Supportati da Polimeri per Processi di Sintesi e Applicazioni nell’Energia

L’obiettivo di questo progetto è la sintesi di strutture polimeriche core-shell, dove il core è costituito da microsfere di polistirene (PS) di dimensione micrometrica, mentre lo shell presenta spazzole polimeriche, più comunemente chiamate polymer brushes, contenenti gruppi funzionali atti alla coordinazione di acido fluoridrico (HF). La presenza di un guscio esterno con alta densità di catene polimeriche aggraffate porta ad un’elevata concentrazione locale di gruppi funzionali, permettendo di massimizzare la performance in diverse applicazioni. In particolare, i sistemi core-shell sintetizzati vengono proposti per applicazioni nella chimica organica di sintesi, quali ad esempio le fluorurazioni nucleofile, e lo sblocco dei silileteri, dove le dimensioni micrometriche delle particelle polimeriche ne facilitano l’impaccamento in cartucce. Inoltre, tali sistemi possono trovare applicazione in ambito energetico, in particolare nelle batterie agli ioni litio, dove coordinano l’HF che si forma in seguito alla decomposizione dell’elettrolita. Al fine di ottenere sfere di PS di dimensioni micrometriche è stata utilizzata una polimerizzazione radicalica in dispersione (DFRP – Dispersion Free Radical Polymerization). Durante il processo, mediante una syringe pump, è stata aggiunta una concentrazione variabile di divinilbenzene (DVB), un agente reticolante, con l’intento di conferire stabilità alla struttura polimerica attraverso la formazione di legami intercatena. La reticolazione del polimero ha lo scopo di rendere insolubili nei principali solventi organici le particelle polimeriche sintetizzate. Nel sistema di polimerizzazione, oltre al monomero e al reticolante, è stato introdotto un inimero: una molecola bifunzionale caratterizzata da un gruppo vinilico (in grado di partecipare alla polimerizzazione radicalica insieme a stirene e DVB) ed un alogenuro terziario, che serve successivamente come iniziatore di una polimerizzazione radicalica per trasferimento d’atomo iniziata da superficie (surface Initiated Atom Transfer Radical Polymerization, SI-ATRP). Questo processo ha permesso, la crescita di spazzole polimeriche covalentemente legate alla superficie delle microsfere di PS utilizzando diversi monomeri con opportune funzionalità e controllando la crescita delle catene polimeriche. Il presente lavoro di tesi è stato svolto in collaborazione con Alkeemia s.p.a., azienda chimica con sede a Marghera (VE), leader nella chimica del fluoro e specializzata nella sintesi di acido fluoridrico (HF) e derivati fluorurati, destinati a diverse applicazioni industriali.