• polimeri termoplastici
• chemosensori
• vapori organici
• VOC

Riassunto

Il presente lavoro di tesi ha come oggetto la preparazione e la caratterizzazione di materiali cromogenici plastici in grado di modulare la loro risposta ottica (assorbimento e/o emissione) in funzione della deformazione meccanica o dell’esposizione ai vapori di solventi organici.
Due classi di coloranti organici sintetizzati presso l’Università di Pisa sono stati analizzate: il 3-[2-(4-nitrofenil)etenil]-2-metilindolo, opportunamente sostituito all’atomo di azoto indolico (NPEMI-R: NPEMI-E (R = ept-2’-ile), NPEMI-A (R = allile), NPEMI (R = H)) e la 6,6’-bis((tiofene-2-il)-etinil)-2.2’-bipiridina, variamente sostituita nella posizione 5,5’ dell’anello tiofenico (AB: AB12 (R = CH3), AB13 (R = Cl), AB15 (R = OCH3), AB16 (R = C(O)CH). I coloranti sono stati studiati in soluzione a partire da solventi a polarità diversa al fine di determinare le loro proprietà solvatocromiche. In particolare, i coloranti della serie NPEMI-R mostrano un solvatocromismo positivo e il loro massimo di assorbimento e di emissione risulta progressivamente spostato verso il rosso all’aumentare della polarità del mezzo. Inoltre, il loro stato emissivo è caratteristico del fenomeno di trasferimento di carica intramolecolare (ICT).
I cromofori della serie NPEMI-R dispersi in una matrice semicristallina di LLDPE e EVAc9 non hanno mostrato alcun fenomeno di aggregazione sovramolecolare nell’intervallo di concentrazione investigato. Il loro comportamento meccanocromico nei confronti di deformazioni uniassiali a temperatura ambiente non ha però mostrato una significativa risposta cromogenica e dicroica.
I cromofori della serie NPEMI-R dispersi in matrici termoplastiche amorfe (PS, PC, PMMA) hanno mostrato ottime proprietà vapocromiche a seguito dell’esposizione a differenti classi di VOCs. La progressiva solvatazione del colorante disperso all’interno del polimero a seguito dell’assorbimento dei vapori di solvente produceva un netto spostamento batocromico e una forte diminuzione del segnale di fluorescenza in funzione del tempo di esposizione.
I coloranti della serie AB mostrano in soluzione, al contrario dei precedenti, un trascurabile solvatocromismo negativo dato che il loro massimo di assorbimento e di emissione risulta spostato di pochi nanometri verso energie maggiori al crescere della polarità del solvente. La successiva complessazione con ioni metallici, in particolare con lo Zn2+, ha prodotto un notevole spostamento dei massimi di assorbimento e di emissione verso lunghezze d’onda maggiori indicando il carattere ICT dello stato emissivo dell’addotto AB:Zn2+. Il complesso è stato proposto come un colorante cromogenico per la preparazione dei dispositivi ottici a base di film plastici con caratteristiche vapocromiche: si è osservato, infatti, un comportamento simile al sistema polimero amorfo/NPEMI-R, e caratterizzato da nette variazioni dello spettro di emissione del film a seguito dell’esposizione a VOC di natura differente.
Si può riassumere quindi che coloranti solvatocromici compatibili con le matrici polimeriche di interesse possono essere efficacemente utilizzati come additivi fluorescenti per la realizzazione di indicatori ottici a matrice plastica per la rilevazione di vapori di solventi organici.