PRESENTAZIONE

L'insegnamento di Sintesi e Produzione Industriale di Polimeri fornisce i concetti generali e pratici della sintesi delle macromolecole, necessari per affrontarne la produzione su larga scala. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The aim of the teaching is to provide the general concepts of the synthesis of polymers, including those from renewable sources, necessary to approach their large-scale production. At the end of the course, by attending and participating the proposed educational activities and by the individual study, the students will be able to: i) know the methodologies for the synthesis of industrial interest macromolecules, ii) deduce, on the basis of the chemical-physical properties of the used monomers, the most suitable synthesis method and iii) establish the polymerization conditions (temperature, time, type of reactor, etc.) on the basis of the final characteristics of the polymer material and the cost-effectiveness of the process. Theoretical concepts will be deepened in lab activities devoted to the synthesis and characterization of macromolecules

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo dell'insegnamento di Sintesi e Produzione Industriale di Polimeri è quello di fornire i concetti generali della sintesi delle macromolecole, necessari per affrontarne la produzione su larga scala. Alla fine dell'insegnamento, attraverso la frequenza e la partecipazione attivita alle attività formative proposte e lo studio individuale, lo studente sarà in grado di: i) conoscere le metodologie per la sintesi di macromolecole di interesse industriale, ii) dedurre il metodo di sintesi più opportuno in base alle proprietà chimico-fisiche dei monomeri usati e iii) conoscere le condizioni di polimerizzazione (temperatura, tempo, tipo reattore, ecc.) sulla base delle caratteristiche finali del materiale polimerico e dell'economicità del processo. I concetti teorici saranno approfonditi in attività di laboratorio dedicate alla sintesi e alla caratterizzazione delle macromolecole.

PREREQUISITI

Per questo insegnamento non sono richiesti particolari prerequisiti.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento è diviso in due parti. Una teorica (6 CFU) prevede lezioni frontali svolte anche attraverso la discussione con gli studenti ed un'altra laboratoriale (3 CFU) che prevede un'attività pratica di sintesi e caratterizzazione di alcuni polimeri, trattati nella prima parte dell'insegnamento. La frequenza alle esercitazioni laboratoriali e alle lezioni in laboratorio preparatorie per tali attività è obbligatoria.

Copia delle slide, presentate a lezione, saranno disponibili su AulaWeb ed utilizzabili come base per lo studio. Le slide possono essere solo un riferimento per lo studio degli argomenti trattati da affiancare alla frequenza delle lezioni, ai laboratori o allo studio sui testi suggeriti. Al fine di stimolare la discussione con gli studenti, verranno proposti scenari che potranno presentare solo informazioni rilevanti (definiti well structured) o anche informazioni irrilevanti (definiti ill-structured). Tale metodologia didattica verrà applicata per descrivere una situazione reale o ipotetica, breve e generale, su cui discutere e prendere decisioni. Il laboratorio sarà tenuto da uno dei due docenti dell’insegnamento, gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi, dovranno applicare attivamente il protocollo sperimentale fornito e le metodiche descritte. Al termine delle attività, gli studenti dovranno presentare una relazione con i risultati ottenuti. L’organizzazione e le date di svolgimento delle attività di laboratorio verranno comunicate direttamente dal docente all’inizio delle lezioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

PARTE TEORICA (Prof.ssa Monticelli Orietta, 6CFU)

- Cenni generali sulla chimica macromolecolare e sul concetto di polimerizzazione

- Polimerizzazioni a stadi

Definizione del grado medio di polimerizzazione; Cinetica e termodinamica delle polimerizzazioni; Meccanismi di reazione; Polimerizzazione a stadi polifunzionale; Applicazione della polimerizzazione a stadi nella produzione industriale di polimeri (poliammidi, poliesteri e poliuretani).

- Produzione industriale di poliesteri alifatici da fonti rinnovabili

- Sintesi di macromolecole dendritiche

- Produzione industriale di resine

- Polimerizzazione a catena

Studio della cinetica; reazioni di trasferimento; grado di polimerizzazione; effetto gel. Polimerizzazioni in sospensione e emulsione. Applicazione della polimerizzazione a catena nella produzione industriale di polimeri (PS, PE, copolimeri, ecc.).

- Sintesi di sistemi vetrimerici (cenni)

- Polimerizzazione in emulsione e sospensione

- Copolimerizzazioni

Studio della cinetica; Rapporti di reattività; Esempi di processi industriali di copolimerizzazione.

- Polimerizzazioni ioniche

- Polimerizzazioni di coordinazione: catalisi Ziegler Natta

Applicazione dei catalizzatori Ziegler-Natta nella produzione industriale di polimeri (PP e PE).

PARTE LABORATORIALE (Prof.ssa Vicini Silvia, 3 CFU)

Verranno realizzate sintesi di polimeri in massa ed emulsione e interfacciale, dopo aver purificato monomero e iniziatore con diversi metodi. Verranno correlati i parametri di sintesi, quali la concentrazione del monomero, dell’iniziatore, del tensioattivo con le rese e le masse molecolari dei polimeri ottenuti. I risultati verranno discussi dagli studenti, confrontando i dati ottenuti da ciascun gruppo che avrà operato in diverse condizioni di sintesi. Tale esperienza permetterà agli studenti di applicare alcuni concetti fondamentali analizzati nella parte teorica dell’insegnamento. I polimeri saranno frazionati e caratterizzati attraverso misure viscosimetriche con viscosimetro Ubbelohde, così da ottenerne i pesi molecolari viscosimetrici.

Le esperienze effettuate in laboratorio termineranno con una discussione sui risultati ottenuti e con l’impostazione delle relazioni finali da consegnare come parte integrante dell’esame.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- S.R. Sandler, W. Karo, J.A. Bonesteel, E.M. Pearce. Polymer Synthesis and Characterization, Academic Press, New York

- George Odian, Principles of Polymerization, Wiley

Materiale supplettivo è fornito a richiesta a studenti lavoratori, o studenti con DSA per venire incontro ad esigenze specifiche.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

L'inzio delle lezioni sarà reperibile sul sito del Corso di Laurea (https://corsi.unige.it/corsi/11767)

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

I dettagli sulle modalità di preparazione per l’esame e sul grado di approfondimento di ogni argomento verranno dati nel corso delle lezioni.

La verifica dell'apprendimento è effettuata mediante un esame orale finale, condotto dai due docenti dell’insegnamento, avente una durata di circa 60 minuti, che accerta sia la capacità di ragionamento dello studente sia la sua abilità nella risoluzione di semplici problemi pratici. L'esame deve poter valutare se lo studente ha acquisito i principali concetti inerenti la preparazione di materiali polimerici e se è in grado di poterli applicare a semplici situazioni reali. Per quanto riguarda l’attività laboratoriale,  gli studenti saranno tenuti a consegnare le relazioni delle esperienze di laboratorio, che saranno valutate in base al loro contenuto e alla loro forma, al termine dell'insegnamento.

In generale, verranno poste almeno tre domande, due sulla parte teorica (una sugli aspetti teorici della sintesi dei polimeri ed una sugli esempi industriali) che peseranno ognuna per il 35 % sulla valutazione finale e una sulla parte laboratoriale che peserà per il 30% sulla votazione finale. In particolare, per quest’ultima parte, la valutazione si baserà sull’esame orale (30 %), sulle relazioni di laboratorio (40 %) e sullo svolgimento (precisione, comportamento, puntualità, ordine) delle attività pratiche (30 %).

Con queste modalità, la Commissione è in grado di verificare il conseguimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Nel caso in cui questi non fossero raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio richiedendo anche eventuali spiegazioni aggiuntive ai docenti. Quando gli obiettivi formativi dell'insegnamento non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente. Per garantire la corrispondenza tra gli argomenti dell'esame e quelli svolti durante l'insegnamento, viene inserita nella pagina di AulaWeb sia il programma dettagliato che il registro delle lezioni dell’insegnamento, in modo che gli studenti stessi possano verificarne l'aderenza.

 In casi di emergenza e solo in seguito a specifiche disposizioni emanate espressamente dall’Ateneo di Genova, la modalità di svolgimento degli esami di profitto potranno essere modificate fino a prevedere la possibilità di sostenere la prova on line.

Per gli studenti disabili o con DSA, le modalità d'esame sono uniformate alla regolamentazione di Ateneo per lo svolgimento degli esami di profitto (https://unige.it/disabilita-dsa).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Sia mediante mediante l'esame orale che le relazioni delle esperienze di laboratorio verrà valutata la capacità dello studente, di ragionare criticamente sugli argomenti esposti, di aver elaborato e fatto propri i concetti presentati a lezione e di aver integrato le informazioni provenienti dai vari argomenti mediante lo studio personale. In particolare, verrà valutata la capacità di illustrare in dettaglio le principali tecniche di sintesi dei polimeri, sia da un punto di vista teorico che pratico, e di applicare tali conoscenze alla produzione industriale, dimostrando di saper interpretare e confrontare i vari argomenti in modo chiaro e con una terminologia scientifica corretta; sarà considerata la qualità dell'esposizione. 

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda di insegnamento