Scopo del corso è di fornire le conoscenze di base sui processi di polimerizzazione e sulla struttura dei materiali polimerici nonché la correlazione tra struttura e proprietà. Vengono trattati inoltre brevemente i principali processi di produzione e di trasformazione dei materiali polimerici, e descritti i più importanti prodotti ottenuti.

Chimica
Chimica II
Scienza dei Materiali

Introduzione alla classificazione dei materiali polimerici:
strutture lineari, ramificate, reticolate.
polimeri termoplastici e termoindurenti.
classificazione sulla base del metodo di sintesi: polimeri di addizione e di condensazione.

Processi di polimerizzazione:
studio della cinetica di reazione di policondensazione in condizioni equistechiometriche e non equistechiometriche. Equazione di Carothers. Principio di funzionalità.
studio della cinetica di poliaddizione ionica e radicalica.
controllo dei pesi molecolari e della distribuzione dei pesi molecolari.
copolimerizzazione ed equazione di Mayo.
polimerizzazione metallo-coordinata con catalizzatori di Ziegler-Natta.
tecniche industriali di polimerizzazione.

Le proprietà statiche dei polimeri in soluzione:
il segmento statistico.
il raggio di girazione.
termodinamica delle soluzioni e teoria di Flory-Huggins.

struttura supermolecolare: stato amorfo e stato cristallino:
morfologia dei cristalli polimerici: lamelle e sferuliti.
condizioni di stereoregolarità, condizione cinetica e condizione termodinamica per la formazione di cristalli polimerici.
polimeri amorfi e transizione vetrosa: teoria del volume libero, teorica cinetica e termodinamica.

Elastomeri:
effetto Gough-Joule.
modello di Mooney-Rivlin per la descrizione del comportamento ad alta deformazione.
equazione di Guth per gli elastomeri caricati.
processo di vulcanizzazione
classificazione delle gomme: gomme sature, insature, termoelastomeri.

Correlazione tra struttura e proprietà:
proprietà termiche. Tecniche di analisi termica DSC e TGA.
proprietà meccaniche dei polimeri e analisi della frattura. Effetto della velocità dell'applicazione della sollecitazione e della temperatura.
comportamento elastico di sistemi vetrosi, di sistemi elastomerici e di polimeri semicristallini. comportamento viscoelastico lineare dei polimeri. Cedevolezza e rilassamento degli sforzi. Principio di sovrapposizione di Boltzman. Sovrapposizione tempo-temperatura. Modelli viscoelastici lineari di Maxwell e Voigt. Analisi dinamo-meccanica.
cenni di reologia dei polimeri fusi. Comportamento tissotropico. Effetto del peso molecolare e della temperatura. fenomeni di elasticità del fuso. Il numero di Deborah ed Effetto Weissenberg.
proprietà elettriche: conducibilità, costante dielettrica, fattore di dissipazione, rigidità dielettrica. Polimeri conduttori e modello della teoria a bande.
proprietà ottiche: indice di rifrazione, trasparenza, colore. Polimeri fotoluminescenti

Descrizione delle principali tecnologie di trasformazione dei materiali polimerici
tecnologie di iniezione, estrusione, calandratura, termoformatura, stampaggio rotazionale, spalmatura.
compounding.
principali tipi di additivi e cariche.

Sono previste esercitazioni in aula con applicazioni di calcolo sugli argomenti di lezione e alcune esercitazioni sperimentali di laboratorio con squadre a numero limitato di allievi. Queste ultime riguarderanno la caratterizzazione dei materiali polimerici e la valutazione delle proprietà fondamentali: al termine di tali attività sarà richiesta la stesura di una breve relazione.

"Fondamenti di Scienza dei Polimeri", AIM, Pacini Ed.
"Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici" S. Bruckner, EdiSES Ed.
"Principles of Polymer Systems", F. Rodriquez

Si svolgerà con una prova scritta e una successiva prova orale.