Materiali di interesse per gli imballaggi: cellulosa e carta e cartone, polimeri e materie plastiche, materiali metallici ferrosi e non ferrosi, vetro. Tecniche di produzione. Controllo qualità. Smaltimento. Esempi di applicazioni industriali.
"Scienza e Tecnologia dei Materiali" William F. Smith, McGraw-Hill "Introduction to Polymers" Robert J. Young, Chapman and Hall "Polymer Chemistry and Introduction" Malcom P. Stevens, Oxford Universdity Press "HAndbook of Pulping and Papermaking" Christopher J. Biermann, Academci Press
Obiettivi Formativi
Il corso intende fornire agli studenti i fondamenti dello studio dei materiali di attuale interesse tecnologico. Il corso intende far conoscere le metodologie, le tecniche e le strumentazioni di indagine rivolte allo studio di polimeri, cellulosa, metalli e vetro, ed alla determinazione delle proprietà chimico-fisiche. Facendo alcuni esempi lo studente dovrebbe acquisire l'approccio mentale adatto al mettere in correlazione le proprietà molecolari del materiale con le sue proprietà tecnologiche. Alla fine del corso lo studente dovrebbe aver maturato la capacita di individuare e applicare le metodologie chimiche più appropriate alla risoluzione di un problema. Lo studente dovrebbe anche essere in grado di consultare autonomamente la letteratura scientifica del settore.
Prerequisiti
Corsi vincolanti: nessuno
Corsi raccomandati: nessuno
Metodi Didattici
Numero di ore relative alle attività in aula: 48
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo): 3
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale finale, non sono previste prove in itinere.
Programma del corso
Definizione di imballaggio: caratteristiche ed utilizzi. Aspetti ambientali della produzione e dello smaltimento degli imballaggi. L’ecosistema industriale. Ecologia industriale. Dibattito ambiente e sviluppo. Sviluppo sostenibile. Materiali da imballaggio: carta e cartone. Cenni storici. Materie prime cellulosiche. Cellulosa. Reazioni chimiche della cellulosa. Composizione del legno: emicellulose e lignina. Estrazione della cellulosa dal legno: processi meccanici, processi chimici, processi semichimici e chemimeccanici. Sbianca. Fabbricazione della carta. Additivi non fibrosi. Materie plastiche. Principali applicazioni dei polimeri. Polimerizzazione. Funzionalità. Polimerizzazione a stadi. Polimerizzazione a catena. Polimerizzazione radicalica. Trasferimento di catena. Copolimerizzazione. Peso molecolare. Cinetica chimica. Equazioni cinetiche del primo ordine. Equazioni cinetiche del secondo ordine. Reazioni opposte. Reazioni consecutive. Cinetica delle reazioni a catena. Catene radicaliche. Reazioni esplosive. Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. Catalisi. Catalisi superficiale. Cinetica della polimerizzazione radicalica. Cinetica della polimerizzazione a stadi. Metodi per la determinazione del peso molecolare. Procedure di polimerizzazione. Polimerizzazione ionica. Polimeri viventi. Copolimeri a blocchi. Copolimeri ad innesto. Catalizzatori a complessi metallici. Catalizzatori ad ossidi metallici. Catalizzatori metallocenici. Proprietà dei polimeri: cristallinità, temperatura di transizione vetrosa, temperatura di rammollimento, coesione molecolare, diagrammi sforzo allungamento. Polietilene. Polipropilene. Polivinilcloruro. Polistirene. Polietilentereftalato. Poliuretani. Resine ABS. Metalli e leghe metalliche. Struttura e geometria cristallina. Sistemi cristallini e reticoli di Bravais. Principali strutture cristalline metalliche. Direzioni e piani nelle celle elementari cubiche ed esagonali. Analisi della struttura cristallina. Diffrazione a raggi X. Solidificazione dei metalli. Difetti cristallini. Velocità dei processi nei solidi. Diffusione atomica nei solidi. Deformazione plastica. Scorrimento e geminazione. Ricristallizzazione. Lavorazione industriale dei metalli. Equilibri di fase e transizioni di fase. Diagrammi di stato. Leghe binarie isomorfe. Regola della leva. Leghe binarie eutettiche. Leghe binarie peritettiche. Sistemi binari monotettici. Diagrammi di stato di sistemi a tre componenti. Leghe ferro-carbonio: ghise ed acciai. Trattamenti termici degli acciai al carbonio. Produzione della ghisa e dell’acciaio. Imballaggi metallici. Vetri. Cenni storici. Silice e silicati. I vetri. Materie prime per l’industria vetraria. Fusione del vetro. Deformazione viscosa dei vetri. Lavorazione del vetro. Vetri colorati. Vetri opache, vetri lattei. Smalti. Imballaggi di vetro.