Le tecniche tradizionali hanno servito bene l’industria per decenni.<\/p>\n
Il metodo Kjeldahl e la combustione Dumas forniscono valori robusti di azoto totale; la spettroscopia FTIR permette screening rapidi attraverso la banda caratteristica del gruppo nitrile; la DSC offre indicazioni indirette tramite la temperatura di transizione vetrosa.<\/p>\n
Ma chi si \u00e8 trovato ad analizzare campioni formulati, vulcanizzati o additivati conosce i limiti di questi approcci: l’azoto misurato \u00e8 davvero tutto quello del copolimero, o include contributi di acceleranti e antiossidanti?<\/p>\n
La banda FTIR \u00e8 calibrata correttamente per quella specifica matrice? La Tg riflette solo la composizione, o risente anche della reticolazione e dei plastificanti?<\/p>\n
\u00c8 qui che entra in gioco un approccio diverso<\/strong>, pi\u00f9 diretto, pi\u00f9 molecolare, pi\u00f9 informativo.<\/p>\n Lo stesso che \u00e8 stato esplorato in un approccio pratico e diretto dal prof. Vladimiro Antonio Guindani insieme agli studenti dell\u2019ITS Nuove Tecnologie della Vita \u2013 Giulio Natta Academy di Bergamo, utilizzatori del NMR da banco Magritek fornito da FKV, che ringraziamo per la sinergia.<\/p>\n Prima di addentrarci nella tecnica analitica, vale la pena ricordare perch\u00e9 il contenuto di acrilonitrile sia cos\u00ec determinante.<\/p>\n L’NBR<\/strong> \u00e8 un copolimero nel quale coesistono due nature chimiche distinte:<\/p>\n All’aumentare del contenuto di acrilonitrile:<\/p>\n Questo spiega perch\u00e9 esistano gradi NBR cos\u00ec diversi tra loro: un NBR a basso contenuto acrilonitrilico eccelle in applicazioni che richiedono elasticit\u00e0 a freddo, mentre un NBR ad alto contenuto acrilonitrilico \u00e8 la scelta obbligata per guarnizioni esposte a carburanti o oli minerali.<\/p>\n Il problema \u00e8 che, senza una determinazione accurata della composizione, si rischia di selezionare il materiale sbagliato per l’applicazione sbagliata.<\/p>\n Il principio \u00e8 elegante nella sua semplicit\u00e0: misurare l’azoto totale e convertirlo stechiometricamente in contenuto di acrilonitrile. Se l’azoto proviene esclusivamente dalle unit\u00e0 acrilonitriliche della catena, il calcolo \u00e8 immediato:<\/p>\n Ma cosa succede quando il campione contiene acceleranti azotati, antiossidanti, resine o altri additivi? Il metodo non distingue e il rischio di sovrastimare il contenuto di acrilonitrile legato diventa concreto.<\/p>\n La banda di stretching del gruppo nitrile intorno a 2230\u20132240 cm\u207b\u00b9 \u00e8 diagnostica e immediatamente riconoscibile. La FTIR \u00e8 veloce, non distruttiva e adatta allo screening. Tuttavia:<\/p>\n La correlazione tra contenuto acrilonitrilico e Tg \u00e8 nota e documentata. Ma la Tg risente anche di:<\/p>\n Usare la DSC come unico metodo di determinazione del contenuto di acrilonitrile significa assumere che tutte le altre variabili siano note e controllate, un’assunzione spesso ottimistica.<\/p>\n La risonanza magnetica nucleare protonica offre qualcosa che le altre tecniche non possono dare: l’osservazione diretta dei nuclei presenti nelle diverse unit\u00e0 strutturali della catena polimerica.<\/p>\n In uno spettro \u00b9H NMR, l’area integrata di ciascun segnale \u00e8 proporzionale al numero di protoni che lo generano. Nel caso dell’NBR:<\/p>\n Confrontando le aree di queste regioni e correggendo per il numero di protoni per unit\u00e0 monomerica, si ottiene direttamente il rapporto tra unit\u00e0 acrilonitriliche e butadieniche, senza passare attraverso misure indirette o propriet\u00e0 correlate.<\/p>\n La frazione molare di acrilonitrile si calcola come:<\/p>\n dove:<\/p>\n Per convertire in percentuale in massa:<\/p>\n con In un recente studio condotto presso ITS Nuove Tecnologie della Vita Academy, \u00e8 stata applicata la spettroscopia \u00b9H NMR in soluzione per determinare il contenuto di acrilonitrile in un campione di gomma NBR.<\/p>\n L’analisi \u00e8 stata eseguita utilizzando uno spettrometro NMR da banco Magritek, fornito da FKV, che rappresenta una soluzione accessibile e compatta per laboratori che desiderano integrare l’analisi NMR senza la complessit\u00e0 degli strumenti ad alto campo.<\/p>\n Dai dati sperimentali:<\/p>\n Numero relativo di unit\u00e0:<\/p>\n Frazione molare:<\/p>\n Risultato: 33,3 mol% di acrilonitrile, corrispondente a circa 33 wt%.<\/p>\n Questo valore colloca il campione nella categoria degli NBR a contenuto medio di acrilonitrile, con un buon bilanciamento tra resistenza agli oli e propriet\u00e0 elastomeriche.<\/p>\n A differenza dei metodi basati sull’azoto totale, l’NMR osserva direttamente i protoni delle unit\u00e0 monomeriche. Non c’\u00e8 rischio di includere contributi da additivi azotati.<\/p>\n Oltre al dato compositivo globale, lo spettro NMR pu\u00f2 fornire indicazioni sulla microstruttura del butadiene (rapporto tra unit\u00e0 1,4 e 1,2-viniliche), sulla distribuzione delle sequenze e su eventuali modificazioni della catena.<\/p>\n In condizioni quantitative corrette, l’area dei segnali \u00e8 proporzionale al numero di protoni. Il calcolo compositivo deriva dalla struttura stessa del copolimero, non da propriet\u00e0 correlate.<\/p>\n Gli spettrometri NMR da banco, come quelli della linea Magritek distribuita da FKV, rendono questa tecnica accessibile anche a laboratori che non dispongono di strumentazione ad alto campo.<\/p>\n La risoluzione \u00e8 sufficiente per l’analisi quantitativa di copolimeri come l’NBR, specialmente quando le regioni di interesse sono sufficientemente separate.<\/p>\n L’NMR non sostituisce le tecniche consolidate, ma le completa offrendo un livello di informazione molecolare che i metodi indiretti non possono raggiungere.<\/p>\n Una gomma reticolata non si dissolve completamente, ma pu\u00f2 solo rigonfiare. In questi casi, lo spettro rappresenta prevalentemente la frazione solubile, un aspetto da dichiarare esplicitamente nell’interpretazione dei risultati.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/pexels-shvets-production-7513104.jpg\")
<\/p>\nPerch\u00e9 l’acrilonitrile conta: struttura chimica e prestazioni applicative<\/strong><\/h2>\n
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\n \n \n \n \n \n ![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/Acri_2.jpg\")
<\/p>\nI limiti delle tecniche consolidate: quando il dato non basta<\/strong><\/h2>\n
Metodi basati sull’azoto (Kjeldahl, Dumas)<\/strong><\/h3>\n
![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-6-300x50.jpg\")
<\/p>\nSpettroscopia FTIR<\/strong><\/h3>\n
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Calorimetria differenziale a scansione (DSC)<\/strong><\/h3>\n
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![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/Acri_3-1.jpg\")
<\/p>\nLa spettroscopia \u00b9H NMR: guardare direttamente nella struttura del copolimero<\/strong><\/h2>\n
Il principio in sintesi<\/strong><\/h3>\n
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<\/p>\nLe formule fondamentali<\/strong><\/h3>\n
![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-1.jpg\")
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![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-2.jpg\")
\u00e8 l’integrale della regione attribuita al protone metinico acrilonitrilico<\/li>\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-3.jpg\")
\u00e8 l’integrale della regione dei protoni olefinici butadienici (diviso per 2 perch\u00e9 ogni unit\u00e0 butadienica 1,4 contribuisce con due protoni olefinici)<\/li>\n<\/ul>\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-4-300x44.jpg\")
<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-5-300x30.jpg\")
<\/p>\nUn caso applicativo: determinazione su NBR con spettrometro NMR da banco<\/strong><\/h2>\n
![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/Acri_4.jpg\")
<\/p>\nCondizioni sperimentali<\/strong><\/h3>\n
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Attribuzione delle regioni spettrali<\/strong><\/h3>\n
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\n \n \n \n \n Calcolo del contenuto di acrilonitrile<\/strong><\/h3>\n
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![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-7-300x43.jpg\")
\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-8-300x49.jpg\")
<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/formula-9-300x65.jpg\")
<\/p>\nI vantaggi dell’approccio NMR per la caratterizzazione dell’NBR<\/strong><\/h2>\n
![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/Acri_5.jpg\")
<\/p>\nSelettivit\u00e0 strutturale<\/strong><\/h3>\n
Informazione molecolare<\/strong><\/h3>\n
Proporzionalit\u00e0 diretta<\/strong><\/h3>\n
Accessibilit\u00e0 con strumenti da banco<\/strong><\/h3>\n
Quando scegliere l’NMR rispetto ad altre tecniche<\/strong><\/h3>\n
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\n \n \n \n \n \n ![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/Acri_1.jpg\")
<\/p>\nConsiderazioni pratiche per l’analisi NMR dell’NBR<\/strong><\/h3>\n
Preparazione del campione<\/strong><\/h3>\n
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Campioni vulcanizzati o caricati<\/strong><\/h3>\n
Parametri di acquisizione<\/strong><\/h3>\n
![\"\"](\"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/wp-content\/uploads\/2026\/07\/20260318_113713_edited-2-1536x683-1-1024x455.jpg\")
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