Course Syllabus
Obiettivi
Le proprietà macroscopiche dei materiali polimerici dipendono fortemente dalla natura chimica e dai trattamenti fisici e chimici, a partire dall'approccio sintetico, e dalla presenza nel materiale di opportuni additivi.
Il corso si propone di introdurre le strategie fondamentali per la realizzazione di materiali polimerici e come modulare le proprietà macroscopiche (termiche e meccaniche) variando l'architettura delle catene polimeriche. Particolare enfasi sarà data alle relazioni struttura-proprietà nei polimeri amorfi e semicristallini.
Contenuti sintetici
Il corso si concentra sugli aspetti rilevanti della scienza dei polimeri in termini di architettura macromolecolare; delle principali strategie sintetiche per il controllo della struttura e topologia dei polimeri, della massa molecolare e distribuzione; e delle relazioni proprietà-struttura.
Le proprietà in soluzione e in massa dei polimeri saranno descritte mediante alcuni metodi di caratterizzazione, evidenziando l'impatto della microstruttura del polimero sulle prestazioni dei materiali. Verranno inoltre affrontati temi speciali sui polimeri a cristalli liquidi, sulle resine termoindurenti e sui polimeri sostenibili.
Programma esteso
- Le varie classi di polimeri e la loro struttura chimica, inclusi polimeri reticolati, copolimeri, miscele e compositi polimerici.
- Strategie sintetiche per controllare con precisione la struttura macromolecolare, inclusa la composizione della catena, la microstruttura, la funzionalità e la topologia.
- Polimeri termoplastici, polimeri termoindurenti, elastomeri ed elastomeri termoplastici.
- Stati di aggregazione nei polimeri.
- Principali proprietà e transizioni di polimeri amorfi e semicristallini e loro dipendenza dai principali parametri, quali massa molecolare e distribuzione.
- Impatto della stereochimica e del grado d'ordine sulle proprietà termiche e meccaniche dei polimeri.
- Relazioni fondamentali struttura-proprietà-prestazioni nei materiali polimerici.
- Copolimeri: metodi di sintesi, strutture e interfacce.
- Sintesi di polimeri tridimensionali e dendrimeri.
- Poliolefine e processo Spheripol per la crescita del polimero con mantenimento della morfologia.
- Polimeri sostenibili: polimeri da fonti rinnovabili, biodegradabili e biocompatibili (il caso studio del PLA)
- Polimeri allo stato liquido cristallino.
- Polimeri autoriparanti.
- Resine termoindurenti e compositi polimerici.
- Metodi di caratterizzazione di macromolecole in soluzione e allo stato solido.
Prerequisiti
Gli studenti dovranno aver maturato i concetti fondamentali di chimica, in particolare di chimica organica
Modalità didattica
Lezioni frontali.
Materiale didattico
- Lucidi del docente
- Polymer Chemistry Koltzenburg, S.; Maskos, M.; Nuyken, O. ; Springer: Berlin, Germany, 2017.
- Principle of Polymerization, (4th edition) G. Odian, 2004 John Wiley & Sons, Inc.
- Polymer Chemistry” (Second Edition) P.C. Hiemenz, T.P. Lodge, CRC Press, 2017.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
1° anno, 1°semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Colloquio orale durante il quale verranno valutate le conoscenze acquisite nell'ambito della scienza dei polimeri, con particolare attenzione alla sintesi, struttura e alle proprietà dei materiali polimerici. L'autonomia di analisi, di giudizio e le capacità espositive dello studente verrano valutate.
Orario di ricevimento
Si riceve su appuntamento. (silvia.bracco@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Aims
The macroscopic properties of polymeric materials strongly depend on the chemical nature and on the physical and chemical treatments, starting from the synthetic approach, and on the presence in the material of suitable additives.
The course aims to introduce the fundamental strategies for the realization of polymeric materials and how to modulate the macroscopic properties (thermal and mechanical) by varying the architecture of the polymer chains. Particular emphasis will be given to property-structure relationships in amorphous and semi-crystalline polymers.
Contents
The course focuses on the relevant aspects of polymer science in terms of macromolecular architecture; main synthetic tools to control polymer structure and topology, molecular mass and distribution; and property-structure relationships.
The solution and bulk-phase properties of polymers will be described by means of some characterization methods, highlighting the impact of the polymer microstructure on the performance of the materials. Special topics on liquid crystal polymers, thermosetting resins and sustainable polymers will also be addressed.
Detailed program
- Various classes of polymers and their chemical structure, including cross-linked polymers, copolymers, blends and polymeric composites.
- Synthetic tools to precisely control macromolecular structure including chain composition, microstructure, functionality, and topology.
- Thermoplastic polymers, thermosetting polymers, elastomers, and termoplastic elastomers.
- Aggregation states in polymers.
- Main properties and transitions of amorphous and semicrystalline polymers and their dependence on the main parameters, such as molecular mass and distribution.
- Impact of stereochemistry and degree of order on thermal and mechanical properties of polymers
- Fundamental structure-property-performance relationships in polymeric materials.
- Copolymers: synthesis methods, structures and interfaces
- Synthesis of three-dimensional polymers and dendrimes
- Polyolefins and Spheripol process for polymer growth with morphology retention.
- Sustainable polymers: polymers from renewable sources, biodegradable and biocompatible (the case study of PLA)
- Polymers in the liquid crystalline state.
- Self-healing polymers.
- Thermoset resins and polymeric composites.
- Macromolecular characterization methods in solution and in the solid state.
Prerequisites
Fundamental knowledge of chemistry, in particular organic chemistry.
Teaching form
Lectures.
Textbook and teaching resource
- Notes provided by the professor.
- Polymer Chemistry Koltzenburg, S.; Maskos, M.; Nuyken, O. ; Springer: Berlin, Germany, 2017.
- Principle of Polymerization, (4th edition) G. Odian, 2004 John Wiley & Sons, Inc.
- Polymer Chemistry” (Second Edition) P.C. Hiemenz, T.P. Lodge, CRC Press, 2017.
Semester
1st year, 1st semester.
Assessment method
The oral exam consists of the evaluation of the knowledge acquired by the student in the field of polymer science, with particular attention to the synthesis, structure and properties of polymers. The autonomy of analysis and judgment, and the ability of exposure will be evaluated.
Office hours
By appointment. (silvia.bracco@unimib.it)
