Syllabus del corso
Obiettivi
Approfondimento dei concetti di base riguardanti la struttura, la sintesi e la funzionalizzazione dei polimeri.
Conoscenze e capacità di comprensione
Al termine del corso lo studente conosce:
- la stereochimica, i principali metodi di sintesi e funzionalizzazione delle macromolecole, i principi di distribuzione delle masse molecolari.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Al termine del corso lo studente è in grado di:
- descrivere i metodi di sintesi di materiali polimerici che prevedono l'utilizzo di polimerizzazione a stadi e a catena; polimerizzazione anionica vivente, di reazione di formazione di copolimeri a blocchi e polimeri funzionalizzati. Polimerizzazione cationica. Polimerizzazione di Ziegler-Natta omogenea ed eterogenea.
Autonomia di giudizio
Al termine del corso lo studente è in grado di:
- scegliere il metodo di sintesi più appropriato per la realizzazione di materiali polimerici di interesse.
Abilità comunicative
Saper esporre con proprietà di linguaggio i temi trattati durante il corso.
Capacità di apprendere
Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso e di comprendere gli argomenti trattati nella letteratura scientifica riguardante i materiali polimerici.
Contenuti sintetici
Programma esteso
Definizione della struttura e della stereochimica delle macromolecole. Funzioni di distribuzione delle masse molecolari.
Polimerizzazioni a stadi: Dipedenza della massa molecolare dal grado di avanzamento della reazione e dalla stechiometria. Distribuzione di Flory. Reticolazione e gelazione. Esempi di sintesi e proprietà.
Polimerizzazioni a catena: Chimismo delle polimerizzazioni radicaliche. Reazione di trasferimento di catena: Relazione di Mayo.
Considerazioni cinetiche e condizioni termodinamiche per la propagazione. Copolimerizzazione, diagrammi di composizione/alimentazione e rapporti di reattività fra monomeri.
Polimerizzazione anionica vivente, copolimeri a blocchi e polimeri funzionalizzati. Polimerizzazione cationica. Polimerizzazione di Ziegler-Natta omogenea ed eterogenea: meccanismo di reazione, simmetria dei catalizzatori e controllo stereochimico.
Nel corso saranno trattate adeguate
esemplificazioni dei polimeri di cui è stata descritta la sintesi, nel loro
comportamento in massa, con particolare attenzione alle proprietà conformazionali delle catene
macromolecolari. Saranno definite le
proprietà termiche e le transizioni fondamentali, in base alla struttura ed al
modo di aggregazione nelle fasi.
Prerequisiti
Gli studenti dovranno aver maturato i concetti fondamentali di chimica generale ed organica.
Modalità didattica
Lezioni frontali ed esercitazioni.
Durante il periodo di emergenza COVID-19 le lezioni verranno erogate in modalità mista: parzialmente in presenza, lezioni videoregistrate in diretta streaming e in differita. Altre modalità potranno essere proposte in accordo con le disposizioni di Ateneo.
Materiale didattico
Libro di Polymer Science (III edition) F.W.Billmeyer, Wiley
Lezioni video-registrate.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo anno, secondo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consiste nella valutazione delle conoscenze acquisite dallo studente nell'ambito della chimica delle macromolecole, con particolare attenzione ai metodi sintetici, alla struttura e proprietà dei polimeri.
Nel periodo di emergenza Covid-19 gli esami orali saranno telematici. Verranno svolti utilizzando la piattaforma WebEx e nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali.
Orario di ricevimento
Su appuntamento.
Durante il periodo di emergenza COVID-19, gli studenti sono invitati a spedire un email al docente (piero.sozzani@unimib.it; silvia.bracco@unimib.it) per fissare un appuntamento. L’incontro avverrà da remoto mediante videochiamata.
Aims
Learning
of the basic concepts about the structure, synthesis and functionalization of
polymers.
Knowledge and understanding
At the end of the course the student knows:
- the stereochemistry, the main methods of macromolecular synthesis and functionalization, the principles of molecular mass distribution.
Applying knowledge and understanding
At the end of the course the student is able
to:
- describe the polymer synthesis that involve the use of step and chain polymerization; living anionic polymerization, block copolymers and functionalized polymers. Cationic polymerization. Homogeneous and heterogeneous Ziegler-Natta polymerization.
Making judgments
At the end of the course the student is able to:
- choose the most appropriate synthesis method for the realization of polymeric materials of interest.
Communication skills
To be able to present the topics of the course in a suitable language.
Learning skills
To be able to apply the acquired knowledge to contexts different from those
presented during the course, and to understand the topics covered in the
scientific literature concerning polymeric materials.
Contents
The course will focus on fundamental and advanced aspects of the structure and synthesis of macromolecules.
Detailed program
Structure and stereochemistry of macromolecules. Molecular mass distribution.
Step-wise polymerization: Molecular mass as a function of the conversion and monomer stoichiometry. Flory distribution for polycondensation. Polyfunctional monomers, mass distribution and cross-linking. Case studies of polycondensation polymers.
Chain polymerization: chemistry of the radical process. Chain-transfer polymerization: degree of polymerization according to Mayo theory.
Kinetics and thermodynamics of propagation. Copolymerization, diagrams, feed/composition diagrams and reactivity ratios.
Living anionic polymerization, block copolymers and functionalized polymers. Cationic polymerization.
Homogeneous and heterogeneous Ziegler-Natta polymerization: reaction mechanism, catalyst symmetry and stereochemical control.
Condensed information will be given on the properties of polymers in the bulk state and in solution such as amorphous and crystalline phases, viscosity ect.
During the course, examples of the polymers whose synthesis has previously been described will be treated, as regards the bulk behavior, with particular attention to the conformational properties of the macromolecular chains. The thermal properties and the fundamental conditions will be defined, based on the structure and the way of aggregation in the phases.
Prerequisites
- Fundamental knowledge of organic chemistry and physical chemistry.
Teaching form
Lectures and exercises.
In the COVID-19 emergency period, the lessons will be delivered in a mixed-mode: partially in presence, lessons recorded in live streaming and deferred. Other methods may be proposed in accordance with the University ordinances.
Textbook and teaching resource
Textbook of Polymer Science (III edition) F.W.Billmeyer, Wiley
Video-Recorded lectures.
Semester
First year, second semester.
Assessment method
The exam consists of the evaluation of the knowledge acquired by the student in the field of chemistry of macromolecules, with particular attention to the synthetic methods, the structure and properties of polymers.
In the Covid-19 emergency period, the exams will be carried out using the WebEx platform and on the e-learning page of the course there will be a public link for access to the examination of possible virtual spectators.
Office hours
By appointment.
During the COVID-19 emergency period, the students are invited to send an email to the teacher (piero.sozzani@unimib.it; silvia.bracco@unimib.it) for an appointment. They will be contacted for a videocall.