Polymer testing and analysis
A.A. 2026/2027
Obiettivi formativi
The course focuses on the testing, analysis and characterization of polymers, including synthetic and natural or bio-based polymers. Classical and advanced testing methods of bulk polymers, polymer coatings, solutions and dispersions are covered.
The course illustrates tests performed according to specific ISO standards and analyzes the results collected for a wide range of polymer-based products and formulations for a variety of industrial applications. In all instances, the structure/property correlation of polymers is discussed.
The course illustrates tests performed according to specific ISO standards and analyzes the results collected for a wide range of polymer-based products and formulations for a variety of industrial applications. In all instances, the structure/property correlation of polymers is discussed.
Risultati apprendimento attesi
Students will be able to:
- identify the most appropriate test for a specific application of polymers,
- describe and critically discuss the data collected by a specific test.
- identify the most appropriate test for a specific application of polymers,
- describe and critically discuss the data collected by a specific test.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Il programma del corso è articolato in quattro macro-argomenti:
Macro-argomento 1 - Introduzione ai polimeri
· I polimeri nella vita quotidiana
· Termoplastici, termoindurenti ed elastomeri
· Additivi per polimeri
· Miscele polimeriche (polymer blends), compositi e nanocompositi
· Formulazioni polimeriche e rivestimenti (coatings)
Macro-argomento 2 - Caratterizzazione strutturale e determinazione della massa molecolare dei polimeri
· Identificazione della struttura chimica dei polimeri mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR), spettroscopia Raman e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR)
· Determinazione della massa molecolare mediante misure viscosimetriche, cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC), scattering della luce e analisi MALDI-TOF
· Studio della struttura cristallina, del grado di cristallinità, dell'orientazione dei cristalli e della distribuzione dei riempitivi nei compositi mediante diffrazione a raggi X
· Analisi della morfologia di miscele polimeriche, compositi e nanocompositi mediante microscopia elettronica a scansione e microscopia elettronica a trasmissione
Macro-argomento 3 - Proprietà termiche, meccaniche e reologiche dei polimeri
· Proprietà termiche dei polimeri mediante calorimetria differenziale a scansione convenzionale e modulata (DSC) e analisi termogravimetrica (TGA): determinazione della temperatura di transizione vetrosa e della temperatura di fusione, della cristallinità e della capacità termica (DSC); analisi della decomposizione termica (TGA)
· Proprietà termomeccaniche dei polimeri: modulo complesso e fattore di smorzamento (Analisi Meccanica Dinamica, DMA), temperatura di deflessione termica (HDT), temperatura di rammollimento Vicat (VST), resistenza alla deformazione (prove di creep, rilassamento degli sforzi e fatica)
· Proprietà meccaniche dei polimeri: curve sforzo-deformazione e loro dipendenza dalla temperatura, modulo di Young, resistenza a trazione, resistenza a compressione e a flessione. Prove d'urto (test Izod e Charpy). Durezza
· Proprietà reologiche dei polimeri: indice di fluidità del fuso (MFI), misure mediante reometro cono-piastra e reometro capillare
· Proprietà tribologiche dei polimeri: resistenza all'usura, durabilità superficiale e contributo dell'attrito. Test Martindale
Macro-argomento 4 - Altre proprietà dei polimeri
· Proprietà ottiche dei polimeri: colorimetria, determinazione della brillantezza (gloss) e della velatura (haze)
· Proprietà elettriche dei polimeri
· Proprietà magnetiche dei polimeri
· Proprietà di permeabilità dei film polimerici a gas e solventi
· Proprietà chimiche e fisiche superficiali dei polimeri
Macro-argomento 1 - Introduzione ai polimeri
· I polimeri nella vita quotidiana
· Termoplastici, termoindurenti ed elastomeri
· Additivi per polimeri
· Miscele polimeriche (polymer blends), compositi e nanocompositi
· Formulazioni polimeriche e rivestimenti (coatings)
Macro-argomento 2 - Caratterizzazione strutturale e determinazione della massa molecolare dei polimeri
· Identificazione della struttura chimica dei polimeri mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR), spettroscopia Raman e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR)
· Determinazione della massa molecolare mediante misure viscosimetriche, cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC), scattering della luce e analisi MALDI-TOF
· Studio della struttura cristallina, del grado di cristallinità, dell'orientazione dei cristalli e della distribuzione dei riempitivi nei compositi mediante diffrazione a raggi X
· Analisi della morfologia di miscele polimeriche, compositi e nanocompositi mediante microscopia elettronica a scansione e microscopia elettronica a trasmissione
Macro-argomento 3 - Proprietà termiche, meccaniche e reologiche dei polimeri
· Proprietà termiche dei polimeri mediante calorimetria differenziale a scansione convenzionale e modulata (DSC) e analisi termogravimetrica (TGA): determinazione della temperatura di transizione vetrosa e della temperatura di fusione, della cristallinità e della capacità termica (DSC); analisi della decomposizione termica (TGA)
· Proprietà termomeccaniche dei polimeri: modulo complesso e fattore di smorzamento (Analisi Meccanica Dinamica, DMA), temperatura di deflessione termica (HDT), temperatura di rammollimento Vicat (VST), resistenza alla deformazione (prove di creep, rilassamento degli sforzi e fatica)
· Proprietà meccaniche dei polimeri: curve sforzo-deformazione e loro dipendenza dalla temperatura, modulo di Young, resistenza a trazione, resistenza a compressione e a flessione. Prove d'urto (test Izod e Charpy). Durezza
· Proprietà reologiche dei polimeri: indice di fluidità del fuso (MFI), misure mediante reometro cono-piastra e reometro capillare
· Proprietà tribologiche dei polimeri: resistenza all'usura, durabilità superficiale e contributo dell'attrito. Test Martindale
Macro-argomento 4 - Altre proprietà dei polimeri
· Proprietà ottiche dei polimeri: colorimetria, determinazione della brillantezza (gloss) e della velatura (haze)
· Proprietà elettriche dei polimeri
· Proprietà magnetiche dei polimeri
· Proprietà di permeabilità dei film polimerici a gas e solventi
· Proprietà chimiche e fisiche superficiali dei polimeri
Prerequisiti
Il corso è destinato a studenti che abbiano frequentato corsi fondamentali di Chimica o Chimica Industriale, con conoscenze di base nel campo della scienza dei polimeri, e che intendano acquisire competenze avanzate sulle tecniche di caratterizzazione e prova dei materiali polimerici.
Prerequisiti: conoscenze di base di chimica organica e chimica fisica, nonché della scienza dei polimeri.
Prerequisiti: conoscenze di base di chimica organica e chimica fisica, nonché della scienza dei polimeri.
Metodi didattici
Lezioni frontali con l'ausilio di slide (presentazioni PowerPoint), i cui file in formato PDF possono essere scaricati dal sito Ariel.
Materiale di riferimento
· Ogni lezione sarà resa disponibile sotto forma di file PDF scaricabile.
· Articoli scientifici, comprese review, forniti come file PDF scaricabili, relativi ad argomenti specifici trattati in ciascuna lezione.
· Link utili a video dedicati alle prove e alla caratterizzazione dei polimeri in diversi contesti applicativi, nonché a interviste con esperti del mondo accademico e industriale.
· Libri:
- "Properties of Polymers - Their Correlation with Chemical Structure, their Numerical Estimation and Prediction from Additive Group Contributions", 4th Edition, of D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis, Elsevier, 2009.
- "Handbook of Polymer Testing Physical Methods" Roger Brown, CRC Press.
· Articoli scientifici, comprese review, forniti come file PDF scaricabili, relativi ad argomenti specifici trattati in ciascuna lezione.
· Link utili a video dedicati alle prove e alla caratterizzazione dei polimeri in diversi contesti applicativi, nonché a interviste con esperti del mondo accademico e industriale.
· Libri:
- "Properties of Polymers - Their Correlation with Chemical Structure, their Numerical Estimation and Prediction from Additive Group Contributions", 4th Edition, of D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis, Elsevier, 2009.
- "Handbook of Polymer Testing Physical Methods" Roger Brown, CRC Press.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consisterà in un colloquio orale della durata di 30-35 minuti. Il voto sarà espresso in trentesimi, con un punteggio compreso tra 18/30 e 30/30, proporzionale al numero di risposte corrette.
Il calendario delle date d'esame sarà pubblicato sul sistema dell'Università.
Il colloquio orale sarà finalizzato a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati. I criteri di valutazione si baseranno sulla capacità dello studente di rispondere a domande aperte a risposta breve riguardanti tutti gli argomenti affrontati durante il corso.
Il calendario delle date d'esame sarà pubblicato sul sistema dell'Università.
Il colloquio orale sarà finalizzato a verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi in termini di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati. I criteri di valutazione si baseranno sulla capacità dello studente di rispondere a domande aperte a risposta breve riguardanti tutti gli argomenti affrontati durante il corso.
Docente/i
Ricevimento:
Preferenzialmente su appuntamento
Edificio 5, Corpo B, 3° piano, stanza 3051