CFU
6
Durata
14 Settimane
Semestre DD
Secondo
Cenni storici sulla scienza dei polimeri. Definizioni. Caratteristiche e proprietà delle macromolecole. Comportamento termo-meccanico. Grado di polimerizzazione. Temperatura di transizione vetrosa. Medie e distribuzioni numerali e ponderali del peso molecolare. Indice di polidispersione.
Polimerizzazione con meccanismo a stadi: teoria di Carothers; teoria statistica; cinetica; metodi di sintesi. Polimerizzazione a stadi non lineare: il fenomeno della gelazione.
Polimerizzazione radicalica a catena: meccanismo; velocità di polimerizzazione; lunghezza cinetica di catena; auto accelerazione; processi di trasferimento di catena; distribuzioni del peso molecolare; temperatura di Ceiling; tecnologie di polimerizzazione; polimerizzazione radicalica pseudo vivente. Tatticità: polimeri stereo regolari e loro proprietà fisiche e chimiche.
Dimensioni medie di una catena disordinata: distanza testa-coda, raggio di girazione, lunghezza di contour. Il modello della catena Gaussiana: media e distribuzione dei valori della distanza testa-coda. Restrizioni conformazionali rispetto al modello gaussiano: effetto dell'angolo di legame e della torsione diedrale sulla distanza testa-coda. Effetto pentano. Catena equivalente, rapporto caratteristico, segmento di Kuhn. Effetti di volume escluso sulla dimensione di polimeri.
Termodinamica del mescolamento di polimeri: frazioni in volume; condizioni Theta; teoria di Flory- Huggins. Lacuna di miscibilità di soluzioni polimeriche. Condizioni critiche. Curve binodale e spinodale. Cenni su proprietà idrodinamiche di polimeri in soluzione: catene free-draining e non free-draining. Viscosità. Peso molecolare medio viscosimetrico. Metodi di frazionamento: cromatografia a permeazione di gel, precipitazione frazionata. Soluzioni diluite. Pressione osmotica.
Fibre ed elastomeri: aspetti strutturali. Termodinamica della deformazione di elastomeri. L'elastomero come molla entropica. Teoria statistica dell’elasticità. Isteresi meccanica degli elastomeri. Parametri relativi alla deformazione di materiali polimerici: modulo di Young, modulo di bulk, rapporto di Poisson. Curve sforzo-deformazioni di polimeri duttili. Punto di snervamento.
Laboratorio: Caratterizzazione di polimeri termoplastici mediante calorimetria a scansione differenziale. Spettroscopia IR per il riconoscimento di campioni polimerici commerciali. Sintesi del nylon 6,10 all'interfaccia acqua/esano.
Codocenza: Dott. Domenici Fabio
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il Corso si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali della chimica delle macromolecole, affrontando l’analisi delle proprietà dei polimeri con gli strumenti della termodinamica, della statistica e della cinetica chimica. Oltre all’introduzione ai principali meccanismi di sintesi e proprietà dei materiali polimerici, verrà in particolare trattato il problema della conformazione media di una macromolecola, della stabilità di soluzioni polimeriche, della teoria dell’elasticità. In accordo con il carattere interdisciplinare del Corso di Studi in Scienze dei Materiali, i contenuti dell’insegnamento sono veicolati con un approccio chimico-fisico. Il materiale didattico, fornito in lingua Inglese, intende introdurre gli studenti in modo graduale al linguaggio della comunità scientifica internazionale. Le esercitazioni di laboratorio, focalizzate su metodi di caratterizzazione e sintesi di polimeri, hanno, tra gli altri, lo scopo di concorrere all’autonomia operativa dello studente, secondo quanto previsto tra gli obiettivi formativi del Corso di Studi.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
Alla fine del corso lo studente deve sapersi orientare sulle principali tematiche che coinvolgono la chimica e la fisica delle macromolecole. E’ richiesta la memorizzazione di poche nozioni di base, tra cui le caratteristiche chimiche identificative delle più importanti classi di polimeri e la tipologia della loro sintesi, e la comprensione e razionalizzazione delle