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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 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN0661
Docenti
Prof. Maria Paola Luda (Titolare del corso)
Dott. Federico Cesano (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
Prerequisiti

Elementi base di chimica organica:
-nomenclatura,
-principali composti(alcani, alcheni, acidi e derivati degli acidi, amine, alcoli, fenoli, composti aromantici, epossidi, isocianati)e le loro reazioni
-radicali, carbocationi e carbanoni Elementi base di chimica fisica
-funzioni di stato
-cinetica: ordine delle reazioni, costati di velocità Elementi base di matematica e di statistica -integrali e derivate
-probabilità, medie.


Basics on organic chemistry:
-nomenclature,
-main products (alkanes, alkenes, acids and their derivatives, amines, alcohols, phenols, aromatics, epoxy, isocyanates) and their reactions
-radicals, carbocations e carbanions basics on physical chemistry state functions,
-kinetics
-Basics on mathematics and statistics integrals and derivatives.
Propedeutico a
Corsi sui polimeri nelle lauree magistrali.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

In accordo con gli obiettivi del Corso di laurea lo scopo di questo insegnamento è quello di fornire agli studenti una conoscenza sufficiente sulle sintesi, tecnologie di processo, uso e sviluppo di tecniche di caratterizzazione di materiali polimerici ed in particolare sulla struttura e morfologia di tali materiali in relazione alle loro proprietà chimiche, termiche, ottiche, elettriche, meccaniche.

  DIDATTICA ALTERNATIVA Obiettivi invariati

According to the bachelor course objectives, the purpose of this course is to introduce synthesis, technological processes use and characterization techniques of polymer materials and in particular the relationship between polymer's structure/morphology and their chemical, thermal, electrical optical and mechanical properties.

ONLINE ALTERNATIVE TEACHING: Training Objective unchanged

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado riconoscere le principali proprietà dei  polimeri, dei compositi a matrice polimerica e dei sistemi elastomerici. Dovrà inoltre essere capace di mettere in relazione  le proprietà con la struttura e la morfologia di tali materiali, anche con l'obiettivo di introdurvi modificazioni o progettare ex novo materiali polimerici dotati delle caratteristiche volute.

Dovrà avere acquisito le nozioni fondamentali dei processi di polimerizzazione  e di trasformazione dei vari sistemi polimerici ed  delle loro peculiarità in relazione ai materiali ottenuti.

Con le esercitazioni di laboratorio lo studente dovrà acquisire familiarità  con i sistemi polimerici e con le loro principali proprietà. Dovrà infine saper utilizzare correttamente le principali tecniche di caratterizzazione dei sistemi polimerici .

DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi - invariati

At the end of this course, the students are expected to know the main physical and chemical properties of polymers, composites and elastomers. With the aim of design new materials with selected properties, the students  have  to understand the relationship between the final performances and the structure/morphology.

the students are also expected to know fundamental of polymerizationand of processinf of polymer systems and how these processes can control the final properties.

Lab experiences are designed for the students to be familiar with different polymers and their different properties. Student will learn about  the main polymer characterization techniques and get skill on results interpretation.

  ONLINE ALTERNATIVE TEACHING: Expected Learning outcomes

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Modalità di insegnamento

Tipologia insegnamento

  • lezioni frontali e esercitazioni di laboratorio
  • Ore di lezione frontale 56
  • Ore di laboratorio 16

Frequenza

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria, ma consigliata. La frequenza al laboratorio è invece obbligatoria. L'accesso al laboratorio prevede il superamento di un test di accertamento delle competenze personali. Il laboratorio si considera frequentato con la consegna di un quaderno entro la conclusione del laboratorio.

  DIDATTICA ALTERNATIVA Il corso (parte teorica) è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

Materiale didattico pubblicato su Campusnet e moodle: lezioni asincrone (registrate) proposte agli studenti secondo il calendario didattico; Le registrazioni sui vari argomenti sono frazionate in modo da durare al massimo 30 min.  Files .pdf disponibili su campusnet con lo stesso contenuto delle registrazioni

  • Preparazione agli esami: compiti proposti via moodle, senza valutazione. Gli studenti che consegneranno il compito risolto riceveranno una correzione personale (in genere entro una settimana dalla consegna) con possibilità per gli studenti di chiedere ulteriori spiegazioni sempre via moodle. Al termine del corso verranno pubblicate sulla pagina del corso moodle le soluzioni di tutti i compiti proposti
  • Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale

 

  DIDATTICA ALTERNATIVA Il corso (parte di laboratorio) è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

  • Dispense e materiale didattico del laboratorio pubblicati su Campusnet e moodle,
  • organizzazione di un laboratorio sperimentale e pratico, oppure analisi dati sperimentali da effettuarsi individualmente a casa da parte degli studenti con semprici oggetti e attrezzature di uso casalingo,
  • Considerata l'integrazione con alcuni contributi multimediali, questi esperimenti sono assolutamente compatibili con quanto erogabile in laboratorio.
  • L'assistenza agli esperimenti (prima settimana, inizio aprile) degli studenti viene fornita in remoto mediante sessioni di web assistance organizzate su piattaforma WebEx in orario concordato e come previsto dal calendario didattico. Gli esperimenti sulle tecniche di caratterizzazione (seconda settimana, fine maggio) si eseguono in remoto mediante software e dati sperimentali forniti dal docente.
  • Gli studenti forniranno ai docenti una relazione personale e individuale che dettaglia esecuzione, commenti e osservazioni degli esperimenti pratici eseguiti.

 

 

Lectures: 56 hours

Laboratory: 16 hours

Frequency:

Attendance is optional, but recommended for the classroom lessons; mandatory for the lab. Lab attendance requires passing of a test on personal competencies. Frequency must be documented also by students' notebook to be delivered before the ending of the laboratory.

  ONLINE ALTERNATIVE TEACHING: Il corso (parte teorica) è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

Materiale didattico pubblicato su Campusnet e moodle: lezioni asincrone (registrate) proposte agli studenti secondo il calendario didattico; Le registrazioni sui vari argomenti sono frazionate in modo da durare al massimo 30 min.  Files .pdf disponibili su campusnet con lo stesso contenuto delle registrazioni

  • Preparazione agli esami: compiti proposti via moodle, senza valutazione. Gli studenti che consegneranno il compito risolto riceveranno una correzione personale (in genere entro una settimana dalla consegna) con possibilità per gli studenti di chiedere ulteriori spiegazioni sempre via moodle. Al termine del corso verranno pubblicate sulla pagina del corso moodle le soluzioni di tutti i compiti proposti
  • Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale
  •  

  DIDATTICA ALTERNATIVA Il corso (parte di laboratorio) è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

  • Dispense e materiale didattico del laboratorio pubblicati su Campusnet e moodle,
  • organizzazione di un laboratorio sperimentale e pratico, oppure analisi dati sperimentali da effettuarsi individualmente a casa da parte degli studenti con semprici oggetti e attrezzature di uso casalingo,
  • Considerata l'integrazione con alcuni contributi multimediali, questi esperimenti sono assolutamente compatibili con quanto erogabile in laboratorio.
  • L'assistenza agli esperimenti (prima settimana, inizio aprile) degli studenti viene fornita in remoto mediante sessioni di web assistance organizzate su piattaforma WebEx in orario concordato e come previsto dal calendario didattico. Gli esperimenti sulle tecniche di caratterizzazione (seconda settimana, fine maggio) si eseguono in remoto mediante software e dati sperimentali forniti dal docente.
  • Gli studenti forniranno ai docenti una relazione personale e individuale che dettaglia esecuzione, commenti e osservazioni degli esperimenti pratici eseguiti.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in un colloquio orale di 30-45 minuti in cui verrà:

-accertata la conoscenza delle strutture dei principali polimeri e dei monomeri coinvolti nella loro polimerizzazione.

-Per valutare la capacità di sintesi e di esposizione lo studente verrà prima invitato ad esporre criticamente un argomento a sua scelta tra quelli dell'insegnamento e successivamente un argomento a scelta del docente.

Infine, nella determinazione del voto finale verranno considerate le attività svolte nel "laboratorio casalingo" e documentate da una relazione consegnata entro una settimana dopo il laboratorio (sia per il laboratorio di aprile che per quello di maggio).

L'esame finale dovrà essere sostenuto entro 3 a. a. dalla frequenza del laboratorio (es. lab frequentato nel 2019/2020 valido fino a tutti gli appelli dell'a.a. 2021/22).

   DIDATTICA ALTERNATIVA, ESAMI A DISTANZA:  modalità orale secondo il Decreto Rettorale n.1097/2020. L'esame si svolgerà con collegamento webex nello schema consueto: gli studenti registrati alla sessione d'esame riceveranno un invito a partecipare alla sessione. La data dell'appello verrà comunicata agli studenti con un'email al proprio indirizzo istituzionale e sarà uguale o successiva di qualche giorno rispetto a quella prevista per l'inizio dell'appello pubblicata nella bacheca esami.

35-45 min oral interview consisting in three questions:

1st about monomers/polymers chemical structure knowledge;

2nd about a topic (discussed in the course) selected by the students;

3rd about a topic (discussed in the course) selected by the teacher eventually, the written report about laboratory activities will be discussed.

The activities carried out in the "home laboratory" will be documented by students with a report delivered within a week after the ending of the lab (both for the April and May lab sessions).

  ONLINE ALTERNATIVE TEACHING:

Oral inteview occurs according to the Decreto Rettorale n.1097/2020  via a Webex connection according to the usual scheme. Registered students receive  an invitation to participate to the session.  Tha day in which the interview occurs is communicated to the registered students via an e-mail to their institutional e-mail adress. Interviews occur in the day listed in the "bacheca appelli" or just a few days later.

 

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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. Pesi molecolari medi e distribuzioni dei pesi molecolari. Misura dei pesi molecolari: titolazione gruppi terminali, osmametria, metodo viscosimetrico, test tecnologici, cromatografia di esclusione dimensionale (SEC). -Organizzazione dei polimeri allo stato solido. Polimeri amorfi e semicristallini. Temperatura di transizione vetrosa. Temperatura di fusione. Lo stato gommoso. Forme cristalline. Fattori strutturali che determinano la cristallinità. -Proprietà ottiche, elettriche, termiche, meccaniche dei polimeri. Solubilità dei sistemi polimerici -Flusso viscoso dei polimeri. Comportamento newtoniano e pseudoplastico. Processi di trasformazione: stampaggio, estrusione, soffiatura, calandratura. -Gli additivi nei materiali polimerici. Elementi di sintesi dei polimeri. Polimerizzazioni a stadi e a catena. Processi di polimerizzazione: in massa, in soluzione, in sospensione, in emulsione. Cenni su compositi a matrice polimerica Esperienze di laboratorio: misure di densità, solubilità,  comportamento meccanico e termico. Spettroscopia infrarossa. Transizioni termiche e stabilità termica dei materiali polimerici madiante DSC e TGA.

  DIDATTICA ALTERNATIVA:Programma Teorico - invariato

 

  DIDATTICA ALTERNATIVA:Programma del laboratorio - invariato

 

-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. -Molecular weight and molecular weight distribution and their determination, end group titration, osmometry, viscometry and technological tests), Size exclusion chromatography (SEC). -Solid state of polymers. Amorphous and crystalline polymers, glass transition, melting temperature. Crystallinity and molecular structure. - Optical, electrical and thermal properties of polymers. Polymer solutions. Mechanical properties of polymers, stress/strain curves, viscoelasticity and fracture -Viscous flow in polymers, Newtonian pseudoplastic behaviour. -Processing: molding, extrusion, blow molding calendering. -Additives. Basics of synthesis of polymer: chain and step grow reactions. Bulk polymerization, suspension emulsion and solution polymerization.Polymeric composites. -Experimental: density, solubility,  mechanical and thermal properties . Infrared spectroscopy, thermal stability thermal transitions and crosslinking by TGA and DSC.

ONLINE ALTERNATIVE TEACHING: Expected Learning program

 

ONLINE ALTERNATIVE TEACHING: Expected laboratory program

 

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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
W.D. Callister Jr. "Materials sciene and engineering"
Hans-Georg Elias "An introduction to Plastics" 2nd ed. 2003 Wiley-VCH Weinheim
http://www.pslc.ws/macrog/index.htm sito web:

 

S. Brückner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia "Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici" EdiSES 2nd ed 2007
W.D. Callister Jr "Materials science and engineering"
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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Orario lezioni

Lezioni: dal 02/03/2020 al 12/06/2020

Nota: Per l'orario dettagliato consultare la pagina "Orario Lezioni"
http://stmateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl

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Ultimo aggiornamento: 25/06/2020 10:16
Location: https://stmateriali.campusnet.unito.it/robots.html
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