Obiettivi Formativi

Il corso fornisce le conoscenze di base della sintesi di macromolecole e materiali polimerici, le loro proprietà ed utilizzi.

Learning Goals

The course provides basic knowledge of the synthesis of macromolecules and polymeric materials, their properties and uses.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Teaching Methods

Frontal lessons

Prerequisiti

Lo studente deve avere conoscenze di base di chimica industriale e chimica organica.

Prerequisites

The student must have basic knowledge of industrial chemistry and organic chemistry.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame finale consiste in un colloquio per accertare la comprensione degli argomenti sviluppati nel corso.

Assessment

Oral examination concerning the contents of the course.

Programma del Corso

Introduzione ai polimeri e ai materiali polimerici: Concetto di macromolecola, Caratteristiche strutturali dei polimeri, Classificazione dei polimeri, Relazioni struttura proprietà. Sintesi dei polimeri: Polimerizzazione a stadi, Polimerizzazione a catena, Polimerizzazione radicalica, Polimerizzazione anionica, Polimerizzazione cationica. Caratterizzazione dei polimeri e dei materiali polimerici: Metodi per la determinazione dei pesi molecolari (Osmometria, Viscosimetria, Cromatografia ad esclusione sterica). Metodi spettroscopici, Microscopia elettronica a trasmissione e a scansione, Termogravimetria, Calorimetria differenziale a scansione, Diffrattometria a raggi X. Stato fisico nei polimeri: Polimeri cristallini, Cambiamento di stato nei polimeri, Polimeri amorfi, Transizione vetrosa, Elastomeri, cenni sull’elasticità delle gomme. Tecnologia dei materiali polimerici: Tecnologia dei materiali termoplastici e termoindurenti, Principali aspetti di un processo di lavorazione, tecnologie di trasformazione. Plastiche, gomme, Fibre sintetiche, polimeri per usi speciali, Polimeri biodegradabili, Riciclo di materie plastiche. Programma esteso:​​​​​​​ Introduzione ai polimeri e ai materiali polimerici: Concetto di macromolecola, Caratteristiche strutturali dei polimeri, Classificazione dei polimeri, Relazioni struttura proprietà (peso molecolare, linearità, ramificazioni, reticoli, coesione molecolare, polarità e cristallinità). Sintesi dei polimeri: Requisiti di polimerizzabilità, Metodi di polimerizzazione. Polimerizzazione a catena: Polimerizzazione radicalica, Polimerizzazione ioniche. Polimerizzazione a stadi: aspetti cinetici delle reazioni di polimerizzazione a stadi, distribuzione dei pesi molecolari, polimerizzazione a stadi polifunzionale. Copolimeri. Polimerizzazione stereospecifica o di coordinazione. Caratterizzazione dei polimeri e dei materiali polimerici: Caratterizzazione di macromolecole in soluzione diluita, dimensioni della catena polimerica in soluzione, metodi per la determinazione dei pesi molecolari (Osmometria, Viscometria, Cromatografia ad esclusione sterica). Spettroscopia infrarossa, Spettroscopia Raman, Spettroscopia 1H-NMR e 13C-NMR, Microscopia elettronica a trasmissione (TEM), microscopia elettronica a scansione (SEM), Spettrometria EDX (Energy Dispersive X-ray), Termogravimetria, Calorimetria differenziale a scansione, Diffrattometria a raggi X. Stato solido nei polimeri: Polimeri cristallini, Cambiamento di stato nei polimeri, Polimeri amorfi, transizione vetrosa, Elastomeri, cenni sull’elasticità delle gomme, Vulcanizzazione. Tecnologia dei materiali polimerici: Tecnologia dei materiali polimerici termoplastici, principali aspetti di un processo di lavorazione, tecnologie di trasformazione, Estrusione, Coestrusione, Calandratura, termoformatura, stampaggio ad iniezione, filatura, stampaggio rotazionale, Tecnologia dei materiali polimerici termoindurenti. Polimeri per usi speciali: Polimeri conduttori, Polimeri per applicazioni biomediche e farmaceutiche Polimeri biodegradabili: Polimeri degradabili, polimeri frammentabili di origine petrolchimica, Biopolimeri, Utilizzo di biopolimeri (packaging alimentare, campo medico, agricoltura), Biodegradazione, Parametri che influenzano la biodegradazione Riciclo di materie plastiche: Classificazione del riciclo di materie plastiche, Problemi principali nel riciclo delle materie plastiche, Influenza della struttura e della morfologia sul comportamento dei polimeri, Generalità sulle apparecchiature per il riciclo delle materie plastiche.

Course Syllabus

Fundamentals of polymer and polymeric materials: Macromolecules, characteristics of polymers, types of polymers, Structure-properties relationship. Polymer synthesis: Step-growth polymerization, free-radical addition, polymerization, cationic and anionic polymerization. Characterization of polymers and polymeric materials: Characterization of molecular weight (Osmometry, Viscosimetry, Size-Exclusion Chromatography). Spectroscopic methods, Trasmission Electron Microscopy and Scanning Electron Microscopy, Thermogravimetric analysis, Differential scanning calorimetry, X-Ray Diffraction. Physic state of polymers: Crystalline Polymer, transition in polymers, Amorphous polymers, Glass transition, Elastomers. Polymers technology: Technology of thermoplastics and thermosetting polymers, Processing, Plastics, Rubbers, Synthetic fibers, Polymers for Special Applications, Biodegradable polymers, Plastic recycling. Extended program: Introduction to polymers and polymeric materials: Macromolecules , Structural characteristics of polymers, Classification of polymers, Structure-property relationships (molecular weight, linearity, ramifications, lattices, molecular cohesion, polarity and crystallinity). Synthesis of Polymers: Polymerization Methods, Chain polymerization: Free radical polymerization, Ion polymerization. Step-by-step polymerization: kinetic aspects of step-by-step polymerization reactions, molecular weight distribution, polyfunctional step-by-step polymerization. Copolymers. Stereospecific or coordination polymerization.  Characterization of polymers and polymeric materials: Characterization of macromolecules, methods for the determination of molecular weights (Osmometry, Viscometry, Size exclusion chromatography). Infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, 1H-NMR and 13C-NMR spectroscopy, Transmission electron microscopy (TEM), Scanning electron microscopy (SEM), EDX (Energy Dispersive X-ray) spectrometry, Thermogravimetry, Differential scanning calorimetry, Diffractometry X-ray. Solid state in polymers: Crystalline polymers, Change of state in polymers, Amorphous polymers, glass transition, Elastomers, Rubbers, Vulcanization. Polymer Materials Technology: Thermoplastic Polymer Materials Technology, Main Aspects of a Manufacturing Process, Transformation Technologies, Extrusion, Coextrusion, Thermoforming, Thermosetting Polymer Materials Technology. Polymers for special uses: Conductive polymers, Polymers for biomedical and pharmaceutical applications Biodegradable polymers: Degradable polymers, petrochemical origin polymers, Biopolymers, Use of biopolymers (food packaging, medical field, agriculture), Biodegradation Recycling of plastics: Classification of plastics recycling, Main problems in the recycling of plastics, Influence of structure and morphology on the behavior of polymers.