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Oggetto:
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Chimica Metallurgica e delle Macromolecole (Nuovo Ordinamento D.M. 270)

Oggetto:

Anno accademico 2012/2013

Codice attività didattica
MFN0484
Docenti
Prof. Livio Battezzati (Titolare del corso)
Dominique Scalarone (Titolare del corso)
Prof. Marco Zanetti (Titolare del corso)
Corso di studio
Chimica Industriale
Chimica Industriale
Anno
3° anno
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
CHIM/05 - scienza e tecnologia dei materiali polimerici
ING-IND/21 - metallurgia
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Definizione e nomenclatura dei polimeri, i principali metodi di sintesi ed i relativi processi industriali.
Fondamenti della metallurgia fisica: strutture e microstrutture di metalli e leghe
Principali tecniche di analisi e caratterizzazione, tecnologie di trasformazione e proprietà dei materiali polimerici.
Principali categorie di leghe di interesse industriale.
Risultati di apprendimento previsti: Saper riconoscere un materiale polimerico e metallico ed assegnare le principali caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche. Conoscere i fondamenti dei processi di sintesi e di trasformazione dei materiali polimerici.

Oggetto:

Programma

Presentazione del corso. Legame chimico e materiali metallici.
Strutture nei metalli e leghe. Impacchettamento di sfere rigide. Reticoli, fcc, hcp, bcc. Difetti nei metalli e leghe: puntuali, dislocazioni, bordi di grano.
Proprietà meccaniche dei materiali. Curve sforzo-deformazione. Meccanismi di deformazione. Resilienza, durezza, creep, fatica.
Le leghe. Soluzioni solide e composti intermetallici.
Le trasformazioni di fase in metallurgia. Aspetti termodinamici e cinetici.
Diagrammi di fase di interesse metallurgico.
Diffusione. Solidificazione. Precipitazione.
Leghe ferrose. Il digramma di stato Fe-C. Acciai e ghise.
Leghe non ferrose. Leghe a base Cu. Leghe leggere.
Applicazioni dei materiali metallici.
Importanza industriale dei materiali polimerici. Sviluppo nel tempo della chimica delle macromolecole. Definizione di macromolecola, classificazione e nomenclatura. Organizzazione morfologica dei polimeri: stato amorfo e cristallino, Stereoisomeria e tatticità di un polimero. Definizione e misura di temperatura di transizione vetrosa e di fusione. Relazione struttura del polimero e temperature di transizione. Solubilità, parametri di solubilità e dissoluzione di un polimero e precipitazione di un polimero
La massa molecolare, media in numero ed in peso. Esercizi.  Metodi sperimentali della determinazione delle masse molecolari assoluti e relativi: Proprietà colligative, viscosità e determinazione massa molecolare, cromatografia a permeazione di geli.
Polimerizzazione di addizione: radicalica, anionica e cationica. Aspetto termodinamico e cinetico. Meccanismo di inizio, propagazione e terminazione. Iniziatori. Monomeri che possono polimerizzare. Confronto dei meccanismi di polimerizzazione. Temperatura di ceiling. Trasferitori di catena. Polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione ed in emulsione. Polimerizzazione stereospecifica. Catalizzatori Ziegler-Natta.
Copolimerizzazione radicalica. Rapporti di reattività.. Esempi pratici.
Polimerizzazione a stadi. Cinetica di polimerizzazione. Grado di polimerizzazione e conversione. Processo di reticolazione e punto di gelo. Polimerizzazione interfacciale.
Caratterizzazione fisica e chimica di un materiale polimerico. Descrizione tecniche di caratterizzazione. Proprietà meccaniche. Proprietà termiche e processi degradativi: termici e termoossidativi e biodegradativi. Additivazione e stabilizzazione. Riciclo di materiali polimerici. Combustione e ritardo alla fiamma. Proprietà elettriche e isolanti termici. Metodi di caratterizzazione di materiali polimerici. massa specifica, spettroscopia infrarossa.
Sintesi e descrizione dei principali polimeri sintetici. Polietilene, polipropilene, polistirene, polivinilcloruro, politetrafluoroetilene, polivinilacetato, poliacrilonitrile, polibutadiene e le gomme.
Poliesteri, poliammidi, poliesteri saturi ed insaturi, poliuretani, resine a base formaldeide con fenolo, urea e melamina.
La composizione di una vernice.

Chemical bonds and metallic materials.
Structures in metals: fcc, hcp, bcc.
Defects in metals and alloys: point defects, dislocations, grain boundaries.
Mechanical properties of materials.
Stress-strain curves. Deformation mechanisms.
Resilience, hardness, creep, fatigue.
Alloys: solid solutions and intermetallic compounds.
Phase transformations in metallurgy.
Thermodynamic and kinetic aspects.
Metallurgical phase diagrams.
Diffusion.
Solidification.
Precipitation.
Ferrous alloys: Fe-C phase diagram. Steel and cast irons.
Non-ferrous alloys. Cu-based alloys. Light alloys.
Applications of metallic materials.
Industrial importance of the polymeric materials. Developments  of the macromolecular chemistry. Macromolecular classification and nomenclature. Morphological organization of polymers: amorphous and crystalline phase. Definition and measurement of glass transition and melt temperature. Relationship polymer structures and temperatures. Solubility parameters, dissolution and precipitation of polymer The molecular mass, number and weight average. Exercises.  Absolute and relative experimental methods for the determination of the molecular masses: colligative, viscometry, gel permeation.
Polymerization process. Chain polymerization: radicals and ionic. Thermodynamic and kinetic aspect. Initiation, propagation and termination. Initiators. Comparison of the mechanisms of polymerization. Temperature of ceiling. Chain transfer. Solution, bulk, suspension and emulsion polymerization. Stereospecific polymerization: Ziegler-Natta and metallocene catalysts.
Radical copolymerization. Relationships of reactivity. Practical examples.
Step polymerization. Kinetics of polymerization. Degree of polymerization and conversion. Crosslinking process.
Physical and chemistry characterization of polymeric material. Mechanical properties. Thermal properties and degradative process: thermal, thermal-oxidative and biodegradative. Stabilization  process.  Recycling polymeric materials. Combustion and flame retardants. Electric and insulating properties.  Methods of characterization of polymeric materials. Specific mass and infrared spectroscopy.
Synthesis and description of the principal synthetic polymers. Polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinylchloride, polytetrafluoro ethylene, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, and the rubbers.
Polyesters, polyamides, saturated and unsaturated polyesters, polyurethanes, base resins formaldehyde with phenol, urea and melamine.
The composition of a varnish.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

W.D. Callister, Scienza ed Ingegneria dei Materialy, Edyses Napoli, 2000

W.F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill, Bologna, 2008

F.Caiazzo, V.Sergi, "Tecnologie generali dei Materiali", Ed. UTET Libreria (2002)

E. Pedemonte “Fondamenti di Struttura, proprietà e tecnologia dei polimeri” Edizioni Nuova Cultura 2011 

M.P.Stevens “Polymer Chemistry. An Introduction” Oxford.




Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
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    Ultimo aggiornamento: 15/03/2013 16:03
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