Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Nozioni fondamentali di scienza dei materiali ed elementi di chimica
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Il corso si propone di fornire le conoscenze di base su: - metodi di sintesi di polimeri ed elastomeri - caratteristiche strutturali e morfologiche di polimeri ed elastomeri - proprietà meccaniche di polimeri ed elastomeri, con particolare riferimento al comportamento viscoelastico delle plastiche rigide - proprietà elettriche, ottiche, termiche dei materiali polimerici - le tecnologie di trasformazione delle materie plastiche al fine di fornire gli elementi fondamentali per conoscere le proprietà chimico-fisiche dei polimeri, con particolare riferimento a quelle meccaniche, correlandole agli elementi che ne definiscono la sua struttura e finalizzandole a problemi pratici. Il corso si propone inoltre di mettere lo studente nelle condizioni di saper operare una scelta adeguata in relazione all'applicazione richiesta.
Modalita' di esame:	Scritta
Criteri di valutazione:	Raggiungimento delle conoscenze fondamentali e capacità di affrontare in modo critico e sintetico gli argomenti trattati, anche in semplici esercizi di calcolo.
Contenuti:	Generalità sui polimeri. Correlazioni proprietà-struttura nei materiali polimerici. 2. Sintesi dei materiali polimerici Sintesi chimica dei polimeri. Reazioni di poliaddizione. Polimerizzazione radicalica. Polimerizzazione ionica (polimerizzazioni cationiche e anioniche). Copolimerizzazione. Polimerizzazione di coordinazione (stereospecifica). Reazioni di policondensazione. Nomenclatura dei materiali polimerici (polimerizzazioni a catena e a stadio). Processi industriali di poliaddizione e di policondensazione. Grado di polimerizzazione. Il peso molecolare e la sua determinazione. 3. Viscosità e reologia dei fusi polimerici Viscosità delle sospensioni. Viscosità e temperatura. Materiali non newtoniani. Viscosità e rilassamento nei polimeri. Introduzione al fenomeno della transizione vetrosa. Volume libero ed equivalenza tra tempo e temperatura. Effetto dei plastificanti. Reologia dei fusi polimerici. Dipendenza della viscosità dal peso molecolare. Fenomeni di elasticità nei fusi polimerici. Metodi di misura della viscosità. 4. Struttura e morfologia dei materiali polimerici La struttura dei materiali macromolecolari. Configurazione e conformazione delle catene polimeriche. Forze di legame e interazioni fra le catene. Dimensioni delle catene ed entanglements. La morfologia dei materiali polimerici. La morfologia dei materiali amorfi. Dipendenza della Tg dalla struttura. La morfologia dei materiali semicristallini. Fattori che determinano la cristallinità dei polimeri. Struttura e morfologia dei polimeri reticolati. Copolimeri e blend polimerici. 5. Comportamento meccanico dei materiali polimerici Risposta meccanica dei materiali polimerici alle piccole e alle grandi deformazioni. Interpretazione delle curve sforzo-deformazione nei polimeri. Fenomenologia del comportamento viscoelastico. Il comportamento meccanico degli elastomeri. Elasticità entropica. I principali elastomeri industriali. Il rinforzo particellare negli elastomeri. Modelli analogici del comportamento viscoelastico lineare (Maxwell, Kelvin-Voigt, Zener). Dipendenza dalla storia di carico: il principio di sovrapposizione degli effetti di Boltzmann. Dipendenza dalla temperatura: il principio di sovrapposizione tempo-temperatura. Resistenza dei materiali polimerici allo snervamento. Effetto del tempo e della temperatura. Resistenza a frattura. Transizione fragile-duttile. Resistenza a fatica statica e dinamica. Caratterizzazione di materiali polimerici. “Short time” tests. Prove di resistenza all’impatto. Prove a tempi lunghi. La caratterizzazione dinamico-meccanica 6. Proprietà elettriche, ottiche, termiche dei materiali polimerici Proprietà elettriche dei polimeri, resistività, costante dielettrica, rigidità dielettrica e fattore di dissipazione, polimeri conduttori. Proprietà ottiche dei polimeri, indice di rifrazione e birifrangenza, colore, trasparenza e traslucidità. Proprietà termiche dei polimeri, conducibilità termica, calore specifico, polimeri ad elevata stabilità termica. Coefficiente di espansione termica (volumetrica e lineare). Tensioni termiche. Shock termico. Generalità dei processi di degradazione. Degradazione termica. Invecchiamento fisico. Ossidazione. 7. Le tecnologie di trasformazione delle materie plastiche (“processing”) Tecnologie di processo: stampaggio per colata, estrusione, blow moulding, iniezione, doppia iniezione, stampaggio rotazionale. Stampaggio per compressione o per trasferimento. Calandratura. Termoformatura.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Lezioni frontali, tra cui esercitazioni di calcolo sul comportamento meccanico dei materiali polimerici.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Dispense delle lezioni, lucidi delle lezioni e materiale integrativo fornito agli studenti e scaricabile via web dalla piattaforma Moodle del DII. Testi per consultazione ed approfondimento: P.C. Painter, M.M. Coleman “Fundamentals of Polymer Science” CRC Press R.J. Crawford, “Plastics Engineering”, Elsevier N.G. McCrum, C.P. Buckley, and C.B. Bucknall “Principles of Polymer Engineering”, Oxford Science Publications
Testi di riferimento:	R.J. Crawford, Plastics Engineering. --: Plastics Engineering, --. P.C. Painter, M.M. Coleman, Fundamentals of Polymer Science. --: CRC Press, --.