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Paolo POZZI
Ricercatore Universitario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Materiali Polimerici Termoindurenti
Ingegneria dei materiali (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso è dedicato alla conoscenza delle proprietà e utilizzi dei polimeri termoindurenti. I polimeri termoindurenti sono una importante famiglia dei polimeri utilizzati sia per materiali strutturali (compositi, vetroresine, calcestruzzi polimerici, isolanti termici e acustici, prodotti ad alta resistenza termo-meccanica) che come adesivi, isolanti, vernici, additivi per cementi. I campi di applicazione di questi materiali vanno dall’edilizia all’autoveicolo passando per l’arredamento, risultando tuttora tra i polimeri più utilizzati a livello industriale. Il corso si svilupperà partendo dagli aspetti di base in particolare dalle reazioni di reticolazione e dalle tecniche di analisi di questo processo, continuando con l’illustrazione delle tecniche di analisi chimico-fisiche e meccanica dei polimeri termoindurenti. La parte centrale sarà dedicata all’illustrazione delle proprietà, caratteristiche e impieghi dei principali polimeri termoindurenti ai siliconi, elastomeri e con un capitolo dedicato al poliuretano termoindurente. La parte finale sarà dedicata a illustrare le principali tecnologie di trasformazione e alcune delle applicazioni più importanti in particolare nel campo dei compositi fibro-rinforzati e particellari, nel settore degli adesivi e delle vernici. Il corso sarà sviluppato tramite lezioni frontali e esercitazioni in video o laboratorio in funzione dell'emergenza Covid19.
Prerequisiti
Nessuno
Programma del corso
"La scansione dei contenuti per CFU è da intendere come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento alla luce dei feedback degli studenti e delle studentesse.
1 CFU 9 ore):
Storia e classificazione dei polimeri termoindurenti, materie prime, mercato e campi di applicazione.
Reazione di reticolazione, gelificazione
La reticolazione e rapporto di reticolazione, reologia e reticolazione, le curve TTT e la reticolazione, effetto della polimerizzazione sulla vetrificazione e effetto del tasso di conversione sulla transizione vetrosa. Tecniche di attivazione della reazione: calore, pressione, fotocatalisi.
Additivi per resine termoindurenti: Antiossidanti, Fillers, agenti di espansione, agenti accoppianti, surfattanti, coloranti, additivi antifiamma.
1 CFU (9 ore):
Proprietà e caratterizzazione dei termoindurenti
Proprietà chimiche e fisiche.
Proprietà meccaniche
Proprietà elettriche
Proprietà termiche
Infiammabilità e test del fumo, test di infiammabilità UL-94.
1 CFU (9 ore):
Le principali resine termoindurenti e loro proprietà
Resine fenoliche
Resine epossidiche
Resine poliestere insature (UPE
Resine Vinil-Estere (VE)
Resine polimmidiche.
Altre resine: Resine cianato-estere, resine amminiche, resine furaniche, resine acriliche.
Poliuretani termoindurenti (PU): polioli e isocianati, reazione di polimerizzazione, prepolimeri, additivi. Tipi di PU: rigidi, semirigidi, flessibili, a memoria di forma. Tecnologie di produzione.
Siliconi: Caratteristiche e proprietà dei siliconi, i siliconi elastomerici, I siliconi in lamine, Siliconi per uso medico, Siliconi speciali, Siliconi liquidi, altre tipologie.
2 CFU (18 ore):
Processi di produzione dei termoindurenti
Pressofusione, stampaggio a compressione, stampaggio di reazione (RIM), colata a stampo aperto
Applicazione dei termoindurenti
Termoindurenti in compositi fibro rinforzati (GFRP, CFRP)
I termoindurenti nei compositi per aeronautica
I termoindurenti in nanocompositi
I termoindurenti nell’edilizia
I termoindurenti nell’industria elettrica e elettronica
I termoindurenti come adesivi
I termoindurenti come protettive anticorrosione
I termoindurenti come coatings
1 CFU (9 ore) di laboratorio :
esempi di reticolazione (cure) in laboratorio e strumentali,
esempi di laminazioni per compositi,
esempi di produzione di PU espansi.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza che vengono svolte con l’ausilio di mezzi audiovisivi (presentazioni in PowerPoint) ed esercitazioni pratiche di laboratorio, svolte in presenza operando a piccoli gruppi. La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. L’insegnamento è erogato in lingua italiana.
Testi di riferimento
Materiale fornito dal docente
Testi di consultazione:
Debdatta Ratna, Handbook of Thermoset Resins, edit iSmithers.
Thermosets,Structure, Properties, and Applications
Second Edition
Edited by Qipeng Guo, Elsevier.
Verifica dell'apprendimento
Tale verifica si svolge in forma orale, secondo le modalità di un colloquio tra Docente ed esaminando/a di durata approssimativa di quarantacinque minuti nell’arco dei quali al/la candidato/a verranno proposte tendenzialmente tre domande, su diverse aree del programma. Gli esami orali si svolgono nell’arco del calendario didattico dell’offerta formativa e per ogni appello lo/a studente/essa che intenda sostenerlo dovrà iscriversi utilizzando la Piattaforma EsseTre. Gli indicatori di valutazione della prova sono: - Capacità di utilizzare le conoscenze (25%) - Capacità di collegare le conoscenze (25%); - Capacità di discutere gli argomenti (25%) - Capacità di approfondire gli argomenti (25%). Il voto è espresso in trentesimi ed è necessario ai fini di superamento dell’esame il raggiungimento della soglia dei 18/30 (vale a dire una preparazione ragionevolmente sufficiente sia dal punto di vista dei contenuti sia dal punto di vista del linguaggio espositivo utilizzato).
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione al termine del Corso, si auspica che lo/a studente/essa sia in grado di:
a) orientarsi all’interno della cornice tecnico-scientifica dei materiali termoindurenti riconoscendo le caratteristiche.
b) descrivere i principali ambiti applicativi dei materiali termoindurenti.
c) dimostrare buona comprensione dei meccanismi di reazione.
d) illustrare in modo preciso i processi di cura e le tecniche analitiche di controllo.
e) essere in grado di analizzare diagrammi TTT dei termoindurenti.
f) illustrare in modo efficacie i processi di lavorazione.
g) descrivere le caratteristiche dei singoli polimeri.
h) essere in grado di selezionare i polimeri più adatti alle singole applicazioni.