Il corso è dedicato all’approfondimento delle conoscenze sulla sintesi e sul comportamento di materiali polimerici allo stato solido. Il corso è rivolto a studenti che abbiano già acquisito informazioni di base sulla chimica e chimico-fisica delle macromolecole. In particolare, tramite lo studio specifico sul comportamento di polimerici elastomerici, viscoelastici, cristallini e conduttori elettronici, lo studente acquisisce competenze sulle correlazioni tra la struttura chimica dei materiali e le loro proprietà. Il corso è organizzato in modo tale da dare allo studente l’opportunità di conoscere le teorie che descrivono le caratteristiche peculiari di ogni tipologia di materiale, le deviazioni dalle previsioni fornite dai modelli ed i comportamenti reali. Inoltre, tramite esempi di risultati sperimentali su comportamenti reali dei materiali polimerici, ottenuti con varie tecniche di indagine, si stimola la capacità di scelta del tipo di analisi strumentale più opportuna per caratterizzare il materiale in relazione alla sua destinazione applicativa. Tali abilità sono anche sviluppate tramite la sollecitazione alla lettura critica, oltre che ai libri di testo, di pubblicazioni scientifiche o relazioni tecniche sulle proprietà di materiali polimerici. Con le conoscenze acquisite, lo studente possiederà competenze sui principi e sui criteri di utilizzazione dei materiali polimerici, potrà essere in grado di prevedere il comportamento dei materiali in base all’analisi della struttura delle macromolecole ed avere la possibilità di ipotizzare o progettare le caratteristiche dei materiali in relazione ai possibili impieghi. Gli studenti saranno in grado di inserirsi agevolmente sia nel mondo del lavoro dell’industria chimica dei materiali polimerici sia nell’attività scientifica del mondo accademico e dei centri di ricerca che si occupino di polimeri. Inoltre, le informazioni fornite potranno essere impiegate per affrontare con una maggiore consapevolezza gli argomenti trattati in altri corsi del CdS in Chimica Industriale riguardanti lo studio e le applicazioni dei polimeri.

Programma del Corso

 

0.5 CFU          Elastomeri

 

Considerazioni generali; struttura chimica degli elastomeri; elastomeri termoplastici; teoria termodinamica classica dell’elastomero ideale, teoria termodinamica statistica dell’elastomero ideale.

 

 2 CFU            Proprietà viscoelastiche

 

Proprietà meccaniche di solidi elastici: il tensore di stress ed il tensore di strain; la legge di Hooke generalizzata; compliance e stiffness; il modulo di Young, il rapporto di Poisson, il modulo di torsione; il modulo di volume; Il comportamento viscoelastico; viscosità; Esperimenti di Creep, sterss-relxation e dinamo-meccanici; modelli di comportamento meccanico-reologico: modello di Hooke, di Newton, di Maxwell,di Voigt-Kelvin, di Burger; Principio di sovrapposizione di Boltzman; Variazione del Modulo di Rilassamento dello stress con il tempo; Temperatura di transizione vetrosa; Principio di equivalenza tempo-temperatura; Teorie sulla dipendenza dalla temperatura dei comportamenti viscoelastici: L’equazione WLF e la teoria del Volume Libero, La teoria di Adam e Gibbs.Il paradosso di Kauzmann

 

0.5 CFU          Snervamento e frattura nei materiali polimerici

 

Tipi di frattura: frattura fragile e frattura duttile; La teoria di Griffith per la frattura di tipo fragile; La trattazione di Irwin; Effetto sul punto di cedimento di una pressione esterna; Effetto di T e della velocità di deformazione sul cedimento; Criteri di Tresca e di Von Mises di cedimento per snervamento in presenza di sollecitazioni multi assiali;  Cedimento per Crazing o Microcavitazione o Microfessurazione. Equazione di Sternstein-Ongchin; costruzione di Considere

 

1 CFU             Polimeri Conduttori

 

Meccanismi di conduzione: Il solitone nel PA; polaroni e bipolaroni; meccanismi di trasporto di carica in relazione al livello di drogaggio; La gap nel Poliacetilene; Spettri elettronici di polimeri conduttori; Esempi di polimeri conduttori

 

 

1,5 CFU          Cristallizzazione di Polimeri.

Morfologia e struttura dei cristalli singoli e degli sferuliti.

Modello microcinetico: chain folding, nucleazione primaria, nucleazione secondaria, accrescimento, teoria di Hoffman.

Modello macrocinetico: evoluzione della cristallinità con il tempo, teoria di Avrami.

 

0,5 CFU          Processi di polimerizzazione

Polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione e in emulsione; trasferimento di catena nelle polimerizzazioni radicaliche.