Scopo dell'insegnamento 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.

Oltre alle lezioni teoriche svolte in aula, relativamente ai contenuti riportati dell'insegnamento, 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

L'esame si svolgerà in forma orale ed è prevalentemente rivolto ad accertare la conoscenza e la comprensione del comportamento chimico e fisco-meccanico dei materiali polimerici. Durante l'esame orale, che potrà durare dai 30 ai 40 minuti, si valuterà oltre il livello di conoscenze teoriche acquisite la capacità di applicare tali conoscenze. Infine, verrà tenuto in considerazione i livello delle abilità comunicative.