• 087100 - MATERIALI POLIMERICI B

L'obiettivo generale del corso è quello di fornire gli strumenti teorici e pratici per lo studio e la comprensione della microstruttura dei materiali polimerici sia a livello di macromolecola che di materiale aggregato (gomma, vetro, solido semicristallino), e quindi porre le basi per lo studio delle correlazioni esistenti tra struttura e proprietà fisico-ingegneristiche degli stessi.

A seguito del superamento dell'esame, lo studente:

- conoscerà e comprenderà il concetto di peso molecolare medio e di distribuzione di pesi molecolari per i materiali polimerici

- sarà in grado di comprendere e riconoscere le diverse classi di polimeri sulla base della loro microstruttura chimica, individuando i potenziali casi di isomeria strutturale e geometrica 

- conoscerà e comprenderà le basi della meccanica molecolare e dell'analisi conformazionale delle macromolecole

- comprenderà e sarà in grado di prevedere i fenomeni di miscibilità/immiscibilità in sistemi binari polimero/solvente e polimero/polimero

- conoscerà i principali metodi chimico-fisici per la misura del peso molecolare dei polimeri

- conoscerà e comprenderà le caratteristiche e la fenomenologia dello stato vetroso nei polimeri

- conoscerà e comprenderà le caratteristiche dello stato cristallino nei polimeri

- sarà in grado di applicare le conoscenze sopra citate al calcolo delle varie medie di peso molecolare in sistemi polidispersi

- sarà in grado di applicare le conoscenze per la stima della conformazione di minima energia di una macromolecola nello stato cristallino, e per il calcolo delle grandezze statistiche conformazionali del gomitolo statistico

- sarà in grado di prevedere via calcolo la miscibilità o immiscibilità di una miscela binaria macromolecolare

- sarà in grado di trattare i dati sperimentali da misure in soluzione, al fine di calcolare correttamente il peso molecolare e le grandezze termodinamiche e statistiche del polimero in esame. 

Il corso si occupa della Struttura dei Materiali Polimerici.

Gli argomenti trattati a lezione sono:

1) Il concetto di peso molecolare in un materiale macromolecolare, medie, distribuzioni, frazionamento.

2) La microstruttura chimica delle principali classi di polimeri di interesse industriale; costituzione e configurazione della macromolecola; isomerie; gruppi funzionali.

3) Analisi conformazionale delle macromolecole, metodo della meccanica molecolare; determinazione della conformazione di minima energia, grandezze statistiche e modelli di catena; rapporto caratteristico.

4) Termodinamica di soluzioni e miscele di polimeri; teoria di Flory-Huggins; stato imperturbato e volume escluso.

5) Metodi chimico-fisici per la misura del peso molecolare dei polimeri: osmometria, fotodiffusiometria, viscosimetria in soluzione diluita, cromatografia a permeazione di gel; studio sperimentale dei parametri di flessibilità molecolare.

6) Materiali polimerici amorfi: definizione di Tg, volume libero, plateau gommoso; dipendenza della Tg da parametri microstrutturali intra e intermolecolari.

7) Materiali polimerici semicristallini: requisiti strutturali, morfologia dei cristalli polimerici, semicristallinità e policristallinità, aspetti cinetici e termodinamici della cristallizzazione e fusione dei polimeri, nucleanti di cristallizzazione, dipendenza del punto di fusione dalle dimensioni del cristallo, sistemi liquido-cristallini.

Basi di matematica, fisica e chimica

L'esame è in forma scritta, su tutto il programma. Non sono previste verifiche in itinere. L'esame tipicamente consiste in 3 domande, che riguarderanno tanto la verifica delle conoscenze acquisite (definizioni e enunciati, rappresentazione di strutture chimiche, rappresentazione grafica ed interpretazione di fenomeni fisici, descrizione di metodi di caratterizzazione) quanto la capacità di applicare tali conoscenze, ad esempio attraverso il calcolo di pesi molecolari medi da misure in soluzione, la costruzione di un curva di distribuzione, il calcolo della distanza quadratica media testa coda di un sistema poliatomico, il calcolo delle probabilità di esistenza di una conformazione, il calcolo della temperatura di solubilità termodinamica in un miscela binaria, il calcolo di punto di fusione e grado di cristallinità a partire da dati sperimentali.

E' richiesta allo studente la capacità di organizzare le risposte in maniera sintetica, ordinata e corretta. La capacità di comunicazione in forma scritta costituirà parte del processo di valutazione dell'esame.