Obiettivi formativi
Conoscenza e comprensione: I materiali polimerici rappresentano uno dei settori avanzati della ricerca di base ed applicata in campo chimico. La scienza dei polimeri è un settore altamente multidisciplinare che richiede conoscenze che spaziano dalla chimica organica all'ingegneria meccanica, che non può essere trattato esaurientemente nell'ambito di un singolo corso. Scopo del presente corso è di introdurre i fondamenti della chimica dei polimeri, integrando i concetti teorici con esperienze di laboratorio.
Conoscenza e comprensione applicate: viene curata l'acquisizione dei concetti di base relativi alla chimica macromolecolare e l'impiego delle conoscenze maturate nei campi della chimica organica e chimica fisica al campo dei polimeri. Particolare attenzione viene posta all'integrazione dei vari concetti per una comprensione unitaria dei materiali polimerici a livello sintetico, strutturale e funzionale. Le esperienze di laboratorio sono strutturate in modo da fornire agli studenti un riscontro pratico della teoria esposta.
Lo studente dovrà essere inoltre in grado di:
a) correlare le conoscenze di base fra loro (autonomia di giudizio)
b) utilizzarle come base teorica per affrontare argomenti di natura chimica delle macromolecole non necessariamente trattati nel corso ma ad esso attinenti (autonomia di giudizio)
c) esporle in modo organico utilizzando un linguaggio scientifico appropriato (abilità comunicative)
Prerequisiti
Si richiede la conoscenza di base della chimica organica e della chimica fisica
Contenuti dell'insegnamento
Concetti introduttivi
Definizioni e nomenclatura; peso molecolare medio; isomeria e stereoisomeria; classificazione delle principali classi di polimeri, condizioni termodinamiche di polimerizzazione.
Sintesi dei polimeri
Policondensazioni: trattamento statistico policondensazioni bifunzionali, teoria della gelazione per policondensazioni polifunzionali, cinetica di policondensazione bifunzionale.
Poliaddizioni radicaliche, cationiche, anioniche, coordinate; cinetica di polimerizzazione radicalica.
Processi di polimerizzazione
Copolimeri
Catalisi Ziegler-Natta
Struttura microscopica dei materiali polimerici
Analisi conformazionale; interazioni deboli inter ed intramolecolari; conformazioni ordinate; morfologia.
Cristallizzazione, fusione e Tg
Elastomeri, fibre, proteine strutturali e sostanze plastiche
Caratterizzazione dei polimeri
Metodi di determinazione dei PM medi via osmometria, viscosimetria e GPC
Metodi spettroscopici: NMR
Proprietà meccaniche e reologiche
Curve sforzo-deformazione; modulo di Young; comportamento viscoelastico.
Esperienze di laboratorio previste:
Poliestere, Nylon, Bakelite, Polistirene, PMMA in emulsione, Poliuretano, Resina epossidica, Silicone, Prove meccaniche.
Programma esteso
Concetti introduttivi. Definizioni e nomenclatura; peso molecolare medio; isomeria e stereoisomeria; classificazione delle principali classi di polimeri, condizioni termodinamiche di polimerizzazione. Sintesi dei polimeri. Policondensazioni: trattamento statistico policondensazioni bifunzionali, teoria della gelazione per policondensazioni polifunzionali. Poliaddizioni radicaliche, cationiche, anioniche. Catalisi ZN e metalloceni. Processi di polimerizzazione. Copolimeri. Struttura microscopica dei materiali polimerici. Analisi conformazionale; interazioni deboli inter ed intramolecolari; conformazioni ordinate; morfologia. Cristallizzazione, fusione, Tm e Tg. Elastomeri e fibre. Caratterizzazione dei polimeri. Metodi di determinazione dei PM medi. Metodi spettroscopici. Fibre naturali e sintetiche. Proprietà meccaniche e reologiche. Curve sforzo-deformazione; modulo di Young; comportamento viscoelastico.
Bibliografia
Dispense fornite dal docente. Le dispense sono scaricabili dal web direttamente dagli studenti.
Metodi didattici
Il corso si svolge in 32 ore di lezioni frontali in presenza/a distanza in modalità sincrona, durante le quali gli studenti
vengono guidati alla comprensione dei concetti di base della chimica dei polimeri. Le conoscenze teoriche vengono verificate ed integrate da 30 ore di laboratorio, dove gli studenti imparano a sintetizzare e caratterizzare i polimeri.
Gli appunti a supporto delle lezioni sono caricate sulla piattaforma Elly ad inizio corso.
La frequenza dei laboratory è obbligatoria.
Le lezioni svolte in presenza saranno fruibili anche da remoto, caricate sulla pagina Elly del corso.
Modalità verifica apprendimento
Apprendimento dei concetti di base della chimica dei polimeri. Capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e preciso, elaborazione dei collegamenti tra le diverse parti del corso per arrivare ad una comprensione complessiva ed integrata dei materiali polimerici.
Le conoscenze acquisite e la capacità di comprensione degli argomenti trattati sono verificati mediante un esame scritto diviso in due prove parziali ed un orale, integrato dalle esperienze di laboratorio.
La verifica dell’apprendimento comprende due prove scritte parziali con domande aperte sui principali argomenti presentati nel corso. Questo tipo di verifica permette di determinare sia in valore assoluto che comparativo 1) la padronanza degli argomenti; 2) la capacità di rispondere puntualmente a domande specifiche; 3) la capacità di esposizione; 4) la proprietà del
linguaggio scientifico. La prima prova parziale esprime un terzo del punteggio totale dello scritto in 30esimi, mentre la seconda prova vale 2/3 del totale. I risultati dei due scritti verranno poi sommati e scalati per essere riportati alla votazione finale della parte scritta in trentesimi.
Segue poi la prova orale dove gli studenti dovranno mostrare di padroneggiare l'argomento in maniera dialettica, correlando le nozioni per dare una risposta integrata. Punteggio: si sommano da 0 a 3 punti rispetto al voto delo scritto.
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria fosse necesario integrare con la modalità a distanza lo svolgimento degli esami di profitto, si procederà con interrogazioni orali a distanza su Teams.
Altre informazioni
Il materiale didattico è disponibile in rete. Il docente riceve gli studenti per chiarimenti e discussioni, previo appuntamento. Le date degli appelli verranno concordate con gli studenti. Si prevedono almeno 5 appelli per sessione.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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