66694 - FONDAMENTI DI SCIENZA DEI POLIMERI CON LABORATORIO

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di conoscere i vari meccanismi coinvolti nelle reazioni di polimerizzazione, per quanto attiene alle polimerizzazioni a catena e a stadi, con i relativi aspetti cinetici e operativi, i principali tipi di monomeri utilizzabili e le nozioni fondamentali riguardanti le proprietà fisiche e chimiche delle macromolecole, in particolare per quanto riguarda le relazioni struttura-proprietà. Lo studente avrà inoltre acquisito competenza pratica di laboratorio nella sintesi e caratterizzazione di alcuni polimeri di interesse industriale, in particolare avrà appreso diverse tecniche di polimerizzazione più comunemente utilizzate (in massa, in soluzione, interfacciale) nonché metodologie relative al riconoscimento dei prodotti ottenuti e alla valutazione della massa molecolare.

Programma/Contenuti

Pre-requisiti

Conoscenze di base di chimica organica, chimica generale e di chimica fisica

 

Introduzione alla chimica delle macromolecole

Omopolimeri e copolimeri, configurazione e stereregolarità, conformazione di macromolecole,  processi di polimerizzazione, pesi molecolari e loro distribuzione, relazioni struttura - proprietà

 

Polimerizzazione a stadi

Reazioni di polimerizzazione a stadi, effetto delle variabili sperimentali nelle polimerizzazioni a stadi, esempi di reazione di polimerizzazione a stadi

 

Polimerizzazione a catena

Polimerizzazione radicalica, tecniche di polimerizzazione radicalica, polimerizzazione cationica, polimerizzazione anionica, cenni di polimerizzazione anionica coordinata

 

Copolimeri

Classificazione di copolimeri, definizione dei rapporti di reattività e loro significato, sintesi di copolimeri

 

Reazioni su polimeri

Funzionalizzazione di polimeri, esempi industriali di reazioni su polimeri, reticolazione di polimeri

 

Cristallinità di polimeri

Cristallizzazione di polimeri dal fuso, grado di cristallinità e sua determinazione sperimentale, cinetica della cristallizzazione di polimeri

 

Temperatura di transizione vetrosa

Definizione di temperatura di transizione vetrosa, fattori interni ed esterni che influenzano il valore di Tg, determinazione del valore della temperatura di transizione vetrosa

 

Pesi molecolari

Determinazione di pesi molecolari utilizzando proprietà colligative, viscosimetria, cromatografia ad esclusione sterica, altri metodi per la determinazione di pesi molecolari

 

Degradazione di materiali polimerici

Degradazione termica e chimica di polimeri, tecniche di depolimerizzazione, riciclo di polimeri, compatibilizzazione, incenerimento e recupero energetico

 

Per quanto riguarda la parte di laboratorio verranno effettuate le seguenti esperienze:

Polimerizzazione in emulsione dello stirene.

Determinazione delle peso molecolare del polistirene mediante SEC.

Preparazione del nylon 6-10 mediante polimerizzazione interfacciale e del nylon 6 in massa

Analisi di fibre tessili

Preparazione di resine a scambio ionico (cationiche forti) per solfonazione del copolimero stirene-divinilbenzene. Determinazione del grado di solfonazione e dell'attività di scambio della resina ottenuta.

Analisi strutturale mediante FTIR dei polimeri preparati in laboratorio.

Testi/Bibliografia

- Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole, Fondamenti di Scienza dei Polimeri , Pacini editore (1998)

- Elisabetta Princi, Sintesi di Polimeri, Testi AIM, Edizioni Nuova Cultura (Roma) (2012)

- S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia, Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici , Edises editore (2001)

Metodi didattici

Il corso istituzionale è costituito da lezioni frontali tenute in aula, dalla risoluzione di esempio numerici relativi alle tematiche affrontate e da discussioni con gli studenti.

Il corso di laboratorio, oltre che da lezioni frontali è costituito da esperienze di laboratorio che devono essere obbligatoriamente svolte dagli studenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova di verifica ha lo scopo di accertare il livello raggiunto per gli obiettivi indicati nella sezione “Conoscenze e abilità da conseguire".

La prova finale consiste in un esame orale integrato durante il quale verranno verificate le conoscenze acquisite nel corso di "fondamenti di scienza dei polimeri" e del relativo "laboratorio di scienza dei polimeri".

La frequenza al corso di laboratorio è obbligatoria per il superamento dell'esame.  Il lavoro di laboratorio viene eseguito a gruppi e deve essere seguito dalla presentazione di una relazione di gruppo per ciascuna esperienza almeno 15 giorni prima della data dell'esame.

Durante la prova orale verranno verificate conoscenze relative sia alla parte istituzionale del corso che a quella di laboratorio anche in riferimento alle relazioni.

 

Strumenti a supporto della didattica

Il docente utilizza a lezione la videoproiezione di un una presentazione Powerpoint che gli studenti possono scaricare direttamente dalla biblioteca digitale di Ateno

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniele Caretti

Consulta il sito web di Elisabetta Salatelli

Consulta il sito web di Massimiliano Lanzi