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Chimica e Tecnologia dei Polimeri con laboratorio

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Polymer Chemistry and Technology with Laboratory

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Anno accademico 2013/2014

Codice dell'attività didattica
MFN0661
Docenti
Prof. Maria Paola Luda (Titolare del corso)
Dott. Dominique Scalarone (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
CHIM/04 - chimica industriale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Modalità d'esame
Colloquio orale suddivisibile in 3 parti paritarie al fine della valutazione
1) viene accertata la conoscenza delle strutture dei principali polimeri
2)discussione su alcuni aspetti di un argomento del corso a scelta dello studente
3)discussione su alcuni aspetti di un argomento del corso a scelta del docente
Prerequisiti
Elementi base di chimica organica
Elementi base di chimica fisica
Elementi base di matematica e di statistica

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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti una conoscenza sufficiente di:

  1. struttura, costituzione e morfologia dei materiali polimerici;
  2. relazioni struttura- proprietà chimiche, termiche, ottiche, elettriche, meccaniche;
  3. tecnologie di trasformazione per le applicazioni come materie plastiche, gomme, fibre, film e prodotti vernicianti;
  4. classi di polimeri e loro principali applicazioni industriali.
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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza di struttura e proprietà dei principali tipi di composti polimerici.

Comprensione delle differenze costitutive, morfologiche e conformazionali tra plastomeri, elastomeri e termoindurenti. Conoscenza delle applicazioni delle principali classi di materiali polimerici.

Conoscenza delle principali tecniche di caratterizzazione dei polimeri.

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Programma

Introduzione ai materiali polimerici: cenni storici, aspetti economici.

Definizione di polimero e classificazioni. Struttura e nomenclatura dei polimeri. Microstruttura: polimeri lineari, ramificati, reticolati; omopolimeri e copolimeri; isomerie di sequenza e geometriche, stereoisomerie; analisi conformazionale delle molecole organiche.

Elementi di sintesi dei polimeri. Polimerizzazioni a stadi e a catena. Processi di polimerizzazione: in massa, in soluzione, in sospensione, in emulsione.

Pesi molecolari medi e distribuzioni dei pesi molecolari. Determinazione del peso molecolare: titolazione dei terminali di catena;  metodi basati sulle proprietà colligative, metodo viscosimetrico, test tecnologici, cromatografia di esclusione dimensionale (SEC).

Solubilità dei polimeri: Cenni sul parametro di solubilità tridimensionale. Miscele polimeriche.

Organizzazione dei polimeri allo stato solido. Polimeri amorfi e semicristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Temperatura di fusione. Lo stato gommoso. Elastomeri e vulcanizzazione. Forme cristalline. Fattori strutturali che determinano la cristallinità.

Cenni sulle proprietà ottiche. Proprietà elettriche. Proprietà termiche Proprietà meccaniche dei polimeri. Curve sforzo-deformazione. Viscoelasticità. Frattura.

Flusso viscoso dei polimeri. Comportamento newtoniano e pseudoplastico. Processi di trasformazione: stampaggio, estrusione, soffiatura, calandratura,. RIM.

Gli additivi nei materiali polimerici. Reattività e stabilità dei polimeri. Degrado termico e fotochimico delle strutture polimeriche. Meccanismo di ossidazione. Stabilizzazione di materiali polimerici.

Descrizione delle principali classi di materiali polimerici: sintesi, proprietà e applicazioni di poliolefine, polivinilcloruro, polimeri stirenici, polimeri acrilici, poliammidi, poliesteri, resine fenolo-formaldeide, resine epossidiche, poliuretani.

I compositi

Esperienze di laboratorio:misure di densità, comportamento meccanico a temperatura ambiente, comportamento alla fiamma. Spettroscopia infrarossa. Transizioni termiche e stabilità termica dei materiali polimerici madiante DSC e TGA. Prove di trazione. Formazione di reticoli. Viscosimetria.

 

Introduction, historical and economical overview of polymer science and technology

Polymer definition and classification. Structure, nomenclature, microstructure (linear branched crosslinked polymers, stereo and geometrical isomery, conformational analysis.

Synthesis of polymer: chain and step grow reactions. Bulk polymerization, suspension emulsion and solution polymerization .

Molecular weight and molecular weight distribution and their determination  (end groups titration, osmotic method, viscometry and technological tests), Size exclusion chromatography (SEC).

Polymer solutions, solubility parameter, polymer mixtures.

Solid state of polymers. Amorphous and crystalline polymers, glass transition, melting temperature, polymers in the rubbery state, vulcanization. Crystallinity and molecular structure.

Overview  on optical, elelctrical and thermal properties of polymers. Mechanical properties of polymers, stress/strain curves, viscoelasticity and fracture

Viscous flow in polymers, Newtonian pseudoplastic behaviour. Processing,: molding, extrusion , blow molding calendering, RIM.

Additives. Reactivity and stability, Thermal degradation, oxidation and photo-oxidation. Polymer stabilization.

Description of the main polymers; sintesi, propeeties application of polyolefins, PVC, styrenicss, acrylics , polyamides, polyesters polyurethanes phenol- formaldehyde and epoxy resins

Polymer composites

Experimental: density, mechanical properties at room temperatures, combustion. Infrared spectroscopy, thermal stability by TGA and thermal transitions,crosslinking by DSC. Traction, viscometry .

 

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Testi consigliati e bibliografia

Copia slides proiettate a lezione (sul sito del corso, è necessaria la presenza alle lezioni teoriche)
S. Brückner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia “Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici” EdiSES 2nd ed 2007
G. Gozzellino “Materie Plastiche” Hoepli 2007
Hans-Georg Elias “An introduction to Plastics” 2nd ed. 2003 Wiley-VCH Weinheim
http://www.pslc.ws/macrog/index.htmsito web:

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Note

Tipologia insegnamento

  • Lezioni frontali, laboratorio.
  • Ore di lezione frontale 56
  • Ore di laboratorio 16

Frequenza

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

 

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Ultimo aggiornamento: 01/07/2014 12:13
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