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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 2020/2021

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.

Polymer courses in Master degree
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Sommario insegnamento

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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 conoscenze sulla struttura e morfologia di tali materiali in relazione alle loro proprietà chimiche, termiche, ottiche, elettriche, meccaniche.

 

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.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado riconoscere le principali proprietà dei  polimeri, copolimeri e dei compositi a matrice polimerica. 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.

 

At the end of this course, the students are expected to know the main physical and chemical properties of polymers and composites. 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 the fundamentals of polymerization and of processing 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 skills on results interpretation.

 

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Modalità di insegnamento

Tipologia insegnamento

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

Le lezioni frontali verranno tenute  in presenza (consultare l'orario). Verrà comunque effettuata e fornita agli studenti  la registrazione in streaming delle lezioni

per il collegamento on line https://unito.webex.com/meet/mariapaola.luda

Le ore di laboratorio verranno principalmente erogate in presenza, se possibile.

Frequenza

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza al laboratorio è obbligatoria. Il laboratorio si considera frequentato con la consegna di un quaderno entro la conclusione del laboratorio.

 Verrà messo a disposizione degli studenti:

il Materiale didattico pubblicato  moodle (registrazione delle lezionie copia delle slides):

 Il corso (parte di laboratorio) è erogato principalmente in presenza. 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 at the classroom lectures is optional, Attendance is mandatory for the lab activities.  Frequency must be documented also by students' notebook to be delivered before the ending of the laboratory.

 Registration of the theoretical part is available to the students

link to the online lectures https://unito.webex.com/meet/mariapaola.luda

 

 

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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  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 2021/2022 valido fino a tutti gli appelli dell'a.a. 2023/24).

L'esame è orale è verrà effettuato on-line secondo il Decreto Rettorale n.1097/2020 per far fronte a situazioni legate  a fragilità di salute o di residenza remota dello studente rispetto alla sede Universitaria. Ove possibile l'esame verrà effettuato anche in presenza secondo il Decreto Rettorale  2576/2020 con le stesse modalità dell'esame on-line.

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 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).

Exam consists in an oral interview. In case of emergency oral interviews occur according to the Decreto Rettorale n.1097/2020  via a Webex connection according to the usual scheme. When possible Face to face examination will be also carried out according to Decreto Rettorale 2576/2020.

 

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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, osmometria, metodi viscosimetrici, 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. -Additivi per i materiali polimerici. Elementi di sintesi dei polimeri. cenni su 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.  

 

-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.

 

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Copia slides proiettate a lezione
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:

 

Course notes.

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 02/03/2021 al 11/06/2021

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

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Ultimo aggiornamento: 13/07/2021 10:32
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