67067 - SCIENZA DEI POLIMERI CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le principali nozioni sulla nomenclatura, sulla struttura chimica dei materiali polimerici e sui meccanismi coinvolti nelle reazioni di polimerizzazione (per quanto attiene alle polimerizzazioni a catena e a stadi) con i relativi aspetti cinetici e operativi. Conoscerà i principali tipi di monomeri utilizzabili e le nozioni fondamentali riguardanti le proprietà fisiche e chimiche delle molecole polimeriche, in particolare per quanto riguarda le relazioni struttura-proprietà. Avrà inoltre appreso le principali tecniche di caratterizzazione dei polimeri, utilizzabili sia nel campo della ricerca che a livello industriale. Lo studente avrà acquisito competenza pratica di laboratorio nella sintesi e caratterizzazione di alcuni polimeri di interesse commerciale, in particolare avrà applicato diverse tecniche di polimerizzazione più comunemente utilizzate (massa, soluzione, interfacciale), nonchè metodologie relative al riconoscimento dei prodotti ottenuti e alla valutazione della massa molecolare.

Contenuti

Prerequisiti

Lo studente che accede a questo insegnamento deve avere acquisito una buona preparazione nell’ambito dei fondamenti della chimica organica: nomenclatura dei composti organici, nozioni elementari sulle proprietà e reattività dei principali gruppi funzionali.

Programma

Introduzione alla chimica delle macromolecole.

Polimerizzazione: definizioni generali. Omopolimeri e copolimeri, configurazione e stereoregolarità, processi di polimerizzazione.

Peso molecolare medio numerale e ponderale dei polimeri, distribuzione delle masse molecolari.

Meccanismo della polimerizzazione a stadi. Policondensazione, poliaddizione.

Meccanismo della polimerizzazione a catena. Polimerizzazione radicalica, cationica, anionica, anionica coordinata. Per ogni tipologia, fase di inizio, propagazione, terminazione e trasferimento.

Copolimeri statistici, alternati, a blocchi e a innesto. Definizione dei rapporti di reattività. Sintesi di copolimeri.

Reazioni su polimeri.

Materiali compositi.

Stato cristallino e stato amorfo. Temperatura di transizione vetrosa.

Struttura dei polimeri e relazione con le proprietà. Curve sforzo/deformazione. Materiali termoplastici e termoindurenti. Proprietà elastomeriche.

Principali metodi di caratterizzazione dei polimeri. Analisi strutturale, molecolare, termica.

Principali metodi di lavorazione dei polimeri.

Il corso include lezioni ed esercitazioni pratiche di laboratorio riguardanti:

Analisi e identificazione di materiali polimerici incogniti.

Sintesi di polimeri mediante reazioni di poliaddizione e di policondensazione e loro purificazione. 

Caratterizzazione e analisi di materiali polimerici (DSC, TGA, GPC, IR).

Fibre naturali, artificiali e sintetiche.

Nell’ambito di questo corso viene organizzata la visita ad una azienda che si occupa di materiali polimerici/compositi.

Testi/Bibliografia

E. Princi, Sintesi di Polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2012, Roma

AIM - Fondamenti di struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri, Edizioni Nuova Cultura, 2012, Roma

AIM - Fondamenti di Scienza dei Polimeri, Pacini Editore, 2003, Pisa

N.G. McCrum, C.P. Buckley, C.B. Bucknall, Principles of Polymer Engineering, Oxforf Science Publications, 2nd edition, 1997

J. W. Nicholson, The Chemistry of Polymers, RSC Paperbacks 2nd Edition, 1997, Cambridge

A. Ravve, Principles of Polymer Chemistry, Plenum Press, 1995, New York and London

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due unità didattiche: la prima, teorica, è costituita da lezioni frontali accompagnate da esercizi di applicazione delle nozioni presentate. La seconda prevede lezioni frontali e attività di laboratorio in modo da permettere allo studente di entrare in contatto per la prima volta con il mondo dei materiali polimerici. In particolare verranno apprese le più comuni tecniche di sintesi, purificazione e caratterizzazione di materiali macromolecolari.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova finale da sostenere dopo il termine del corso e dopo la consegna delle relazioni di laboratorio. La frequenza di almeno il 75% del corso di laboratorio è obbligatoria e verrà accertata dal docente.

La prova d'esame si tiene nelle date approvate nel consiglio di CdS (6 appelli ogni anno, divisi nelle varie sessioni di esame) e mira a verificare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

- Conoscenza dei fondamenti della sintesi dei materiali polimerici

- Conoscenza delle principali tecniche di sintesi e caratterizzazione dei materiali polimerici

- Conoscenza dei principali polimeri di interesse industriale

- Capacità di correlazione tra le proprietà dei materiali polimerici e la loro struttura

 

Essendo un corso integrato, l’esame consiste in un colloquio orale su entrambi i moduli didattici, che non possono essere scissi in momenti di verifica separati fra loro. Il colloquio orale vuole infatti valutare, oltre alle conoscenze e alle capacità acquisite nell’ambito dei due moduli, il raggiungimento, da parte dello studente, di una visione organica dei temi affrontati e della padronanza di un linguaggio tecnico adeguato.

Inoltre vengono valutate le relazioni di laboratorio che devono essere consegnate almeno una settimana prima della data dell’esame e che permettono di verificare la capacità dello studente nel riportare il lavoro svolto ed i dati raccolti in modo chiaro e sintetico.

L’esame, nel suo insieme, ha la durata di circa un’ora.

Per la definizione dei contenuti da verificare, i due moduli didattici (teoria e laboratorio) concorrono in modo proporzionale ai crediti assegnati.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazione degli argomenti delle lezioni mediante videoproiezioni da pc. Le dispense degli argomenti presentati saranno rese disponibili in formato elettronico su opportune piattaforme on line. Dovrebbero essere stampate e portate a lezione.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Salatelli

Consulta il sito web di Tiziana Benelli