facoltà di
INGEGNERIA
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CORSO di LAUREA in
INGEGNERIA DEI MATERIALI

Presidente : Prof. Antonino Valenza


SCIENZA e TECNOLOGIA dei MATERIALI POLIMERICI

PROGRAMMA

DIARIO di ESAMI

ORARIO delle LEZIONI

PRENOTAZIONI ESAMI


PROGRAMMA di:
SCIENZA e TECNOLOGIA dei MATERIALI POLIMERICI

Corso di Laurea in: INGEGNERIA dei MATERIALI
A. A. 2002-2003
Docente: Prof. Annamaria Visco
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Introduzione alla scienza dei polimeri: definizione e classificazione dei polimeri; i polimeri ottenuti per addizione e condensazione; i polimeri naturali e settori di applicazione dei polimeri; proprietà generali dei polimeri. Grado di polimerizzazione e transizioni termiche dei polimeri.

Pesi molecolari medi: definizione e loro determinazione. Analisi dei gruppi terminali. Misura proprietà colligative: pressione osmotica di una soluzione. Metodi relativi: viscosimetria in soluzione, legame con dimensioni molecolari. Equazioni di Flory. Cromatografia ad esclusione di dimensioni (GPC).

Struttura delle macromolecole: Stereochimica macromolecolare: analisi configurazionale e conformazionale. Statistica conformazionale di macromolecole flessibili: dimensione delle macromolecole e loro distribuzione.

Polimeri in soluzione:. Soluzioni regolari e parametri di solubilità. Entropia di miscela ed energia libera per miscele ideali e per soluzioni irregolari. Soluzioni diluite: volume escluso. Teoria di Flory Huggins. Teoria di Flory- Krigbaum. Temperatura e solvente teta. Espansione delle macromolecole. Dimensioni di macromolecole in soluzioni diluite. Fenomeni di trasporto in soluzioni di polimeri

Manifestazione della transizione vetrosa (Tg) nei polimeri ed interpretazione: il volume libero, influenza sulla Tg della struttura della catena, interazione tra catene, tassia, copolimerizzazione, peso molecolare, reticolazione, ramificazione, cristallinità, solventi e plastificanti. Interpretazione della transizione vetrosa.

Manifestazione della cristallinità nei polimeri: Condizioni termodinamiche e cinetiche per la cristallizzabilità. Morfologia dei polimeri semicristallini. Nucleazione e crescita dei cristalli. Influenza sulla struttura e sulle proprietà. Cinetica di cristallizzazione in massa. Equazione di Avrami e dilatometria. Cristallizzazione secondaria, ricristallizzazione, cristallinità totale. Determinazione punto di fusione. Fattori che determinano la cristallinità. Metodi di caratterizzazione dei p?????holimeri allo stato solido. Elasticità delle gomme: Definizione di elastomero, il processo di vulcanizzazione, gomme termoplastiche e la termodinamica del processo di stiro. Teoria molecolare dell’elasticità. Equazione di Mooney-Rivlin. Cristallizzazione sotto stiro.

Elementi di viscoelasticità lineare: La viscoelasticità dei polimeri, cedevolezza e rilassamento. Modelli viscoelastici: Maxwell e Voigt. Risposta dinamico meccanico. Principio di sovrapposizione di Boltzmann. Costruzione di una curva di risposta viscoelastica generalizzata. Influenza del tempo e della temperatura. Equazione WLF.

Reazioni di polimerizzazione: Polimerizzazione a stadi o gradino, mono e polifunzionali. Controllo del peso molecolare. Polimerizzazione a catena radicaliche. Meccanismo, tipi di monomeri. Inibizione e ritardo della polimerizzazione. Velocità di polimerizzazione. Polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione ed in emulsione. Polimerizzazione a catena ioniche e per coordinazione. Copolimerizzazione radicalica. Equazione del copolimero. Copolimerizzazione ideale, alternata ed a blocchi.

La degradazione dei polimeri: meccanismi di degradazione termomeccanica e fotochimica: cause e prevenzione.

Reologia dei polimeri allo stato fuso: Fluidi Newtoniani e non-Newtoniani. Definizione di viscosità. Dipendenza delle proprietà di flusso da parametri molecolari. Flusso di taglio ed elongazionale. Curve di flusso e metodi di determinazione. Fenomeni di elasticità del fuso polimerico.

Elementi di reometria: Flusso in un capillare e viscosimetro capillare. Viscosimetri rotazionali a piatto e disco ed a piatto e cono. Reometro elongazionale. Moto di trascinamento e di pressione in piatti paralleli di fluidi non-Newtoniani.

Operazioni di trasformazione dei polimeri:

- Analisi delle principali tecnologie di trasformazione allo stato fuso e da soluzione.
- Le zone operative dell’estrusore: studio della zona di trasporto del solido, di fusione e di trasporto del fuso. Determinazione del punto di lavoro dell’estrusore. Potenza meccanica di un estrusore. Estrusione di fluidi non-Newtoniani.
- Filatura e filmatura.
- La calandratura o laminazione, cenni.
- Lo stampaggio a compressione semplice, cenni.
- Il processo di stampaggio ad iniezione. Descrizione della macchina e caratteristiche essenziali. Il ciclo di stampaggio: iniezione, mantenimento in pressione e raffreddamento. Considerazioni sulla struttura ottenuta nei manufatti prodotti per stampaggio ad iniezione. Fenomeni di ritiro del manufatto.
- Lo stampaggio per soffiaggio.
- Stampaggio rotazionale.
- Termoformatura, cenni.

Proprietà meccaniche di un polimero: Prove meccaniche statiche (trazione, compresione e flessione). Prove di impatto. Curve-sforzo deformazione. Il fenomeno di snervamento e stiro. Teoria della frattura.

Caratteristiche dei principali polimeri sintetici commerciali: polimeri termoplastici semicristallini( polietilene, polipropilene, poliammide, polietilenetereftalato, politetrafluoroetilene) e polimeri termoplastici amorfi (polivinilcloruro, polistirene, policarbonato e polimetilmetacrilato). Polimeri termoindurenti (cenni). Settori d’applicazione dei polimeri: i polimeri in medicina (cenni).


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