Anno di corso: 1

Crediti: 6
Crediti: 8
Crediti: 8
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale
Crediti: 3
Tipo: Lingua/Prova Finale

Anno di corso: 2

Anno di corso: 3

CHIMICA DEI MATERIALI POLIMERICI

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2016/2017
Anno di corso: 
3
Anno accademico di erogazione: 
2018/2019
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Italiano
Crediti: 
8
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
84
Prerequisiti: 

Conoscenze di base di chimica dei polimeri quali il concetto di catena polimerica, peso molecolare medio, semplici metodi di polimerizzazione

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

L'esame consiste in una prova orale in cui sono discussi gli argomenti presentati nelle lezioni. Oltre all’apprendimento delle nozioni fondamentali esposte nel corso, vengono valutate anche le capacità e attitudini dello studente ad adattare i fondamenti teorici della chimica dei polimeri a particolari condizioni operative e pratiche (per esempio la differenze di proprietà meccaniche tra una gomma e un termoplastico, oppure l'origine molecolare dell'elasticità della gomma); viene infine valutata la capacità espositiva e adeguatezza del linguaggio dello studente.

Vengono inoltre effettuate due prove intermedie (con la risoluzione di esercizi e la risposta a domande) alla metà dello svolgimento del corso ed alla fine del corso; ogni prova comprende 10 tra domande ed esercizi; gli studenti che ottengono esito positivo in entrambe le prove (per ogni esercizio o domanda vengono attribuiti da 0 a 10 punti, si considera esito positivo il superamento dei 50 punti ) possono sostenere una prova orale ridotta, in cui vengono discussi le domande e gli esercizi delle due prove intermedie.

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è di far familiarizzare gli studenti con concetti rilevanti nella chimica dei polimeri come la caratterizzazione di polimeri e le distribuzioni di peso molecolare; la termodinamica di soluzioni polimeriche; lo stato cristallino e amorfo; l'elasticità della gomma; relazione struttura-proprietà. Verranno inoltre presentati argomenti speciali dei materiali polimerici come i copolimeri a blocchi e polimeri naturali.

Contenuti

Termodinamica delle soluzioni polimeriche. Teoria di Flory-Huggings ed il parametro c1. Conformazione delle catene in soluzione: polimeri flessibili e rigidi. Concetto di random coil e raggio di girazione. Diffusione della luce da parte di soluzioni polimeriche e suo utilizzo per la determinazione del peso molecolare: Zimm plot. Miscele polimeriche e diagrammi di fase. Caratterizzazione delle miscele polimeriche. Diffusione e permeabilità. Lo stato amorfo dei polimeri: modello di Rouse, teoria della reptazione di de Gennes. Transizione vetrosa. Lo stato cristallino dei polimeri: lamelle, sferuliti, fibre. Polimeri semicristallini: polietilene, polipropilene iso- e sindiotattico. Polimeri liquido cristallini. Polimeri reticolati ed elasticità della gomma: punti di cross-link e reticolo, termodinamica del processo di stiro, lunghezza del segmento di Kuhn. Comportamento meccanico dei polimeri. Viscoelasticità e reologia dei polimeri: misure di creep, tempi di rilassamento, principio di sovrapposizione tempo temperatura (TTS). Superfici polimeriche ed interfacce: adesione all’interfaccia. Copolimeri a blocchi: transizione ordine disordine, auto-organizzazione di copolimeri a due e tre blocchi in massa ed in soluzione.

Programma esteso

Conformazioni dei Polimeri, end-to –end distance, lunghezza di persistenza, catene semiflessibili e catene rigide, raggio di girazione, dendrimeri, polimeri ramificati

Termodinamica delle soluzioni polimeriche, entropia ed entalpia di miscelamento, Teoria di Flory-Huggings, parametro X

Pressione osmotica, osmometria, Teoria di Flory Hugging della pressione osmotica, parametro B, concetto di solvente q

Diagramma di fase di soluzioni polimeri, binodale, spinodale e punto critico

Copolimeri a blocchi e self-assembly in massa ed in soluzione

Diffusione della luce, Indice di rifrazione, equazione di Lorentz-Lorenz, diffusione da soluzioni polimeriche diluite, rapporto di Rayleigh, fattore di forma e equazione di Zimm, Zimm plot,

Dinamica delle soluzioni polimeriche, frizione e viscosità, fluidi Newtoniani e Non-Newtoniani, legge di Stokes, viscosità di soluzioni polimeriche diluite, equazione di Mark- Houwink, difffusione e relazione di Stokes-Einstein, Dynamic Light Scattering, polimerizzazione in emulsione

Gel Permeation Chromatography

Correlazione tra struttura della catena polimerica e temperatura di transizione vetrosa (Tg)

Elasticità della gomma, vulcanizzazione della gomma naturale, proprietà meccaniche, termodinamica dell’elasticità. NMR nel dominio del tempo per lo studio della vulcanizzazione

Proprietà Meccaniche: misure di creep, di rilassamento, plateau gommoso, elemento di Maxwell, elemento di Voigt

Analisi Dinamico Meccanica, temperature sweep, frequency sweep, , Principio di superposizone di Boltzmann.

Reologia e liquidi viscoelastici, modelli della catena polimeriche: Bead and Spring Model , Rouse, Rouse Zimm, modello del tubo, modello della reptazione di De Gennes

Lo stato amorfo dei polimeri: modelli teorici della transizione vetrosa, teoria del volume libero, equazione di Flory-Fox, equazione di Doolittle, equazione di Vogel- Fulcher- Tamman-Hesse (VFTH), equazione di Williams-Landel-Ferry (WLF), toria cinetica della transizione vetrosa, time temperature superposition, master curve,

Polimeri semicristallini, conformazione ad elica, termodinamica della cristallizzazione, lamelle, sferuliti,

Materiali polimerici a base di carboidrati, cellulosa, emicellulosa, acetato di cellulosa, amido, agar

Materiali polimerci a base di proteine, lana, seta, keratina, collagene

Bibliografia consigliata

Testi:

"Polymer Chemistry” (Second Edition) P.C. Hiemenz, T.P. Lodge, CRC Press.

“Introduction to Physical Polymer Science” (Fourth Edition), L.H. Sperling, Wiley”

Presentazioni powerpoint con i contenuti delle varie lezioni

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali in classe